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N° 251 - Septembre/Octobre 2015
NOS EXPERTS VOUS ACCOMPAGNENT
EN FRANCE ET À L’INTERNATIONAL
Systèmes d’exploitation - Génie civil
Dossiers de sécurité et d’exploitation
Équipements de sécurité
Géotechnique
Autoroute Bar - Boljare (Monténégro)
Contrôle des études et supervision des travaux
LA MAÎTRISE DE VOTRE PROJET,
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SOMMAIRE/SUMMARY
ORGANE OFFICIEL DE L’ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L’ESPACE SOUTERRAIN
OFFICIAL ORGAN OF THE FRENCH TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE ASSOCIATION
Revue bimestrielle n° 251
Bi-monthly magazine
Septembre/Octobre 2015
Dépôt légal 2 ème semestre 2015
www.aftes.asso.fr
EDITORIAL
315
AFTES INFO
316
CHANTIERS / WORKSITES323
CHANTIERS / WORKSITES357
«Cross-City-Link» Zurich
Démonstration de la fonctionnalité
correcte du système de ventilation
de détresse
361
Evolution des approches de
la représentation des connaissances
en géotechnique
COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS
TECHNIQUE / TECHNICAL
16ème Congrès Régional Européen
de Mécanique des Sols et
de Géotechnique.
XVI ECSMGE 2015
R.M. Faure, N. Faure
Changing approaches to representing
knowledge of geotechnical design
Clif Kettle, Ian Acremen
London - The Crossrail project
Compensation grouting
386
Rehan Yousaf, Jens Badde, Severin Wälchli
Cross-City-Link Zurich
Proof of proper functionality of
the emergency ventilation system
TECHNIQUE / TECHNICAL
Londres - Le projet Crossrail
Injections de compensation
ASSOCIATIONS PARTENAIRES /
PARTNER ASSOCIATIONS
DÉLÉGATIONS RÉGIONALES
390
376
339
• Conférence « Dragon »
Maurice Guillaud
Bessac : 40 ans en souterrain
• Journée technique
«Tunneliers»
Jean-Noël Lasfargue
Alain Mercusot
Réflexions générales sur le
comportement et la conception des
grandes cavernes souterraines
François Laigle
General considerations regarding
the behaviour and design of
large underground caverns
Avis d’Experts de l’AFTES GT9
AFTES’ Experts’ report WG9
380
Produits et procédés d’étanchéité innovants
AGENDA
392 Congrès, Colloques, Journées d’études
Technical events
Système d’étanchéité projeté et
confiné MASTERSEAL 345
BESSAC
ZI de la Pointe - 31790 SAINT-JORY
Tel. : 33 5 61 37 63 63
E-Mail : [email protected]
www.csmbessac.com
Tunnelier à pression de terre construit par BESSAC
pour le métro de Minsk (Biélorussie) - Diamètre 6,28 m
Les articles signés n’engagent que la responsabilité de leur auteur.
Tous droits de reproduction, traduction, adaptation, totales ou partielles
sous quelques formes que ce soit, sont expressément réservés.
Articles are signed under the sole responsability of their authors. All
reproduction, translation and adaptation of articles (partly or totally)
are subject to copyright.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
313
BÉTON PROJETÉ + ÉTANCHÉITÉ,
DES TUNNELS MAÎTRISÉS
Accélérateurs pour béton projeté Sigunit®
Fibres pour béton projeté SikaFibre®
Etanchéité des joints Sika Dilatec®
Adjuvantation pour voussoirs Sika ViscoCrete®
Membranes pour tunnels SikaPlan®
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16/12/2014 15:07
EDITORIAL
MODERNIZE OUR COMMUNICATION…
The broad spectrum of activities covered by AFTES is
well-illustrated in our autumn edition, which deals with
RAJEUNIR NOTRE
COMMUNICATION…
Le large spectre des activités de l’AFTES se traduit dans cette édition
d’automne par une forte diversité des thèmes traités : description de
chantiers exceptionnels (City Cross Rail de Londres), réflexions techniques générales (cavernes de grandes dimensions), procédures de
classement et de recherche de documents (avec un article atypique
qui a nécessité d’y joindre un glossaire pour en permettre la compréhension !), rapports d’activité (conférences, groupes de travail),
avis d’experts, sont ainsi au menu de ce numéro.
En début d’année, le comité de rédaction a réfléchi à des améliorations de notre communication. Support papier ou numérique ?
Ou les deux ? Nous nous sommes rendus compte que si certains articles se lisent facilement - par exemple sur une tablette
ou un téléphone mobile d’autres, en revanche, nécessitent une
lecture approfondie plus compatible avec une version papier.
Aussi avons-nous finalement décidé… de ne rien changer et
de continuer à éditer Tunnels & Espace Souterrain dans les deux
formats.
L’an prochain, nous éditerons les recommandations techniques
des Groupes de travail sous forme de recueils séparés (à raison
d’environ trois par an). Par voie de conséquence, T&ES deviendra
trimestriel et, pour suivre l’actualité de plus près, les «news» seront
publiées régulièrement sur le site internet de l’AFTES. Il est
également prévu que la revue subisse en 2016 une opération de
«relooking» ou tout simplement de rajeunissement. Cela fait, il ne
restera plus alors qu’à rajeunir l’équipe de rédaction ! Cela devrait
intervenir si possible l’an prochain et, en tout état de cause, avant
notre Congrès de novembre 2017. L’appel d’offres est lancé…
a wide variety of topics: this issue looks at exceptional
worksites, with an article on the Crossrail project in London; more general technical concerns (large caverns);
document classification and research procedures – with
an unusual article that even required adding a glossary to aid understanding; reports from talks and working
groups; and expert opinions.
At the start of the year, the editorial committee met to
consider how our communication could be improved.
Should it be hardcopy or digital? Or both? We realized
that while some articles would be easy to read on a tablet
or smartphone, others called for more in-depth reading,
and were thus more suitable for a hardcopy edition. The
end result is that we have decided to keep everything as
it is at present, and continue to publish Tunnels & Espace
Souterrain in both formats.
Next year, we’ll be publishing Working Group technical
recommendations in the form of separate handbooks
(around three per year). As a result, T&ES will be published quarterly; meanwhile, to keep you informed of
current events, news will be published regularly on the
AFTES website. We also plan to give the journal a more
general overhaul – or at least a facelift – in 2016. Once
that’s done, the next step will be to lower the average age
of the editorial team! We hope this can be achieved next
year, or in any event prior to our Congress in November
2017. Applications are now open...
We trust you’ll enjoy this issue.
Maurice Guillaud, Rédacteur en chef / Chief editor
Bonne lecture !
Directeur de publication : Yann LEBLAIS - Rédacteur en chef : Maurice GUILLAUD - Comité de rédaction : Nicole Bajard, Responsable site AFTES - Anne BRISSAUD, Responsable communication NFM
Technologies - Didier DE BRUYN, Vice-Président ABTUS - Michel DUCROT, Eiffage TP - Pierre DUFFAUT, Ingénieur-conseil - Frédéric PELLET, Mines-Paristech - Bernard FALCONNAT, Ingénieur-conseil - Jean-Paul
GODARD, Cadre de direction honoraire RATP - Jean-Bernard KAZMIERCZAK, Inéris - Benjamin LECOMTE, VINCI Construction - Alain MERCUSOT, CETU / Secrétaire Général AFTES - Gilles PARADIS, SNCF IGOA Tunnels
Jean PIRAUD, Antéa - Patrick RAMOND, Razel-Bec - Patrice SALVAUDON, Expert judiciaire - François VALIN, Comité MEP, AFTES - Michèle VARJABEDIAN, Systra - AFTES - Siège social : AFTES 15, rue de la Fontaine au Roi - 75011 PARIS - Tél. : +33 (0)1 44 58 27 43 - [email protected] - Adhésion : Secrétariat AFTES : Sakina MOHAMED - Site Web : www.aftes.asso.fr - Edition Spécifique :
33, place Décurel - F 69760 LIMONEST Maquette : Estelle PORCHET - Publicité : Catherine JOLIVET - [email protected] - Tél. : 33 (0)4 37 91 69 50 - Télécopie : 33 (0)4 37 91 69 59 - Abonnement :
[email protected]
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
315
AFTES INFO
CERN
Large Hadron Collider
Dernières nouvelles / Latest news
Rénovation à Rouen
Stoppage of the Oloron bypass
La rénovation du tunnel bi-tube de la Grand
Mare, de 1,5 km de long sur le contournement
Nord-Est de Rouen, se poursuit avec le renouvellement des équipements. En effet, les équipements de radiocommunication, de détection
d’incidents, de communication d’urgence, de
signalisation, ainsi que les équipements électriques et informatiques associés au tunnel, seront rénovés au cours d’une période de 21 mois
qui débutera au premier trimestre 2016. Le tunnel de la Grand Mare a été inauguré en 1992 et
a été rénové par phases, les voies de circulation
dans les deux tubes l’ayant été en 2014.
All procedures for awarding studies of the Oloron-Sainte-Marie bypass, including the SerreSoeix tunnel, have been suspended. Jean-Jacques
Lasserre, new President of the Pyrénées-Atlantiques department Council, announced that the department does not agree to participate in financing
this € 90 million project.
Renovation work in Rouen
The renovation of the 1.5 km long Grand Mare
twin-tube tunnel on the north-eastern Rouen
bypass, goes on with the renewal of equipment; the
radio-communication, incident detection, emergency communications, signalling equipment and also
electrical and computer equipment related to the
tunnel will be renovated over a period of 21 months
as from the first quarter of 2016. The renovation
works of Grand Mare tunnel, opened in 1992, were
carried out in phases: traffic lanes in both tubes had
been reconditioned in 2014.
Nouveau tunnel du Chambon
Le tunnel du Chambon sur la RD 1091 a été
fermé en avril dernier suite à un glissement de
terrain. Le département de l’Isère a annoncé
que la meilleure solution était la construction
d’un nouvel ouvrage. En effet, la réparation de la
zone effondrée réduirait la section du tunnel et
la consolidation de la voûte par injection de coulis de ciment présente des risques de pollution
de la Romanche. Aussi, il est recommandé de
construire un nouveau tunnel de 990 m de longueur, qui partirait du milieu du tunnel existant,
côté Bourg d’Oisans, pour rejoindre le tunnel du
petit Chambon, côté de La Grave. Le département essaye d’accélérer le projet avec l’espoir
que le nouveau tunnel puisse ouvrir pour la saison hivernale 2016/2017. Son coût est estimé
entre 20 et 25 millions d’euros.
New Chambon tunnel
The Chambon Tunnel on the department road
#1091 was closed last April following a landslide.
The department of Isère announced that the best
solution was the construction of a new tunnel. Actually, repairing the collapsed area would reduce the
section of the tunnel and the consolidation of the
vault by cement grouting presents pollution risks
for the river Romanche. So, it is recommended to
build a new tunnel, 990 m long, which would start
Arrêt du contournement d’Oloron
Toutes les procédures d’attribution des études du
contournement d’Oloron-Sainte-Marie, y compris
le tunnel de Serre-Soeix, ont été suspendues.
Le nouveau Président du Conseil Départemental des Pyrénées-Atlantiques, M. Jean-Jacques
Lasserre, a annoncé que le département n’était
pas d’accord pour participer au financement de
ce projet de 90 millions d’euros.
316
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
from the middle of the existing tunnel, on the Bourg
d’Oisans side, and join the Petit Chambon tunnel,
near La Grave. The department is currently trying
to speed up the project with the hope that the new
tunnel can open for the 2016/2017 winter season.
Its cost is estimated at 20 to 25 million Euros.
Tranchée couverte d’Ours-Mons
La direction régionale de l’équipement d’Auvergne devrait débuter prochainement la
consultation pour la construction de la tranchée
couverte de Ours-Mons de 120 m de long sur
la RN88 au Puy-en-Velay. Les travaux préparatoires actuellement en cours par Razel-Bec devraient être achevés début 2016. Les travaux du
contournement ont été repoussés plusieurs fois
suite à des glissements de terrain ; les études
complémentaires géotechniques ont été réalisées par BG Ingénieurs Conseils.
The Ours-Mons cut-and-cover trench
The Auvergne Regional Directorate of Equipment
should soon begin inviting bids for the construction of the Ours-Mons 120 m-long cut-and-cover
trench on the RN88 in Puy-en-Velay. Preparation
works currently underway by Razel-Bec should be
completed in early 2016. The bypass works were
postponed several times due to landslides; complementary geotechnical studies were conducted by
BG Consulting Engineers.
Galerie de Siaix
Le 21 août, le contrat pour la construction de la
galerie de secours du tunnel routier de Siaix, de
1469 m sur la RN 90 en Savoie, a été confié à
Eiffage TP; la section moyenne de la galerie est
de 22 m2. Les travaux comprennent également
la construction de 7 rameaux d’interconnexion
AFTES INFO
avec le tunnel, espacés de 200 m et de 12 m2 de
section. Les travaux devraient durer deux ans. Le
montant du contrat est de 20,3 millions d’euros.
Siaix emergency gallery
On August 21, the contract for the construction of
the emergency gallery of the 1469 m-long Siaix
road tunnel on the RN 90 in Savoy, was entrusted
to Eiffage TP; the average section of the gallery is
22m2. The work also includes the construction of 7
smaller galleries, spaced 200 m and 12 m2 section,
interconnecting the main gallery with the tunnel.
Work is expected to last two years. The contract
value is 20.3 million Euros.
Grand Paris
Ligne 18
Ligne 15
Consultation et appels d’offres
pour la ligne 15
La consultation publique sur la ligne 15 Ouest du
Grand Paris Express a débuté le 21 septembre
et durera jusqu’au 29 octobre. La ligne 15 Ouest
est une portion de 20 km et 9 stations entre les
stations Pont de Sèvres et Saint Denis Pleyel,
terminus des lignes 14, 16 et 17. D’autre part, la
Société du Grand Paris a publié un appel d’offres
pour la construction de la section Fort d’Issy
Vanves – Villejuif Louis Aragon de la ligne 15.
Les travaux comprennent la construction de 8
km de tunnel de 9,8 m de diamètre à excaver au
tunnelier et le gros œuvre des stations Chatillon-Montrouge, Bagneux, Arcueil-Cachan, Villejuif-IGR et Villejuif-Louis Aragon. Les travaux de
construction devraient démarrer l’an prochain et
durer 6 ans.
Consultation and tenders for Line 15
The public consultation for Line 15-West of the
Grand Paris Express began on September 21 and
will last until October 29. Line 15-West is a 20 kmlong/9 stations section between stations Pont de
Sèvres and Saint Denis Pleyel, the terminus of lines
14, 16 and 17. On the other hand, the Société du
Grand Paris has issued a call for tenders for the
construction of the Fort d’Issy Vanves – Villejuif
Louis Aragon section of line 15. The work includes
excavation by a TBM of 8 km of 9.8m-dia tunnel
and structural work of the Chatillon-Montrouge,
Bagneux, Arcueil-Cachan, Villejuif-IGR and Villejuif-Louis Aragon stations. Construction is expected to begin next year and last for 6 years.
Attribution sur la ligne 18
Le groupement SNC-Lavalin SAS (mandataire)
/ Algoe SA / Transamo (filiale de la Caisse des
dépôts) a obtenu de la Société du Grand Paris
le contrat d’assistance administrative, financière
et technique pour la ligne 18 du grand Paris Express. Cette ligne de 35 km reliera l’aéroport
d’Orly à la gare de Versailles-Chantiers et comprendra 10 stations.
chy-Saint-Ouen et Saint- Lazare avec un avancement moyen journalier prévu de 12 mètres.
Les travaux de construction sont réalisés par le
groupement Eiffage Tp / Razel-Bec. D’ici la fin
de l’année, une deuxième machine devrait être
livrée afin de réaliser le creusement de la section entre Clichy-Saint-Ouen et Pleyel.
Award on Line 18
The JV SNC-Lavalin SAS (leader) / Algoe SA /
Transamo (a subsidiary of the Caisse des Dépôts)
has been awarded by Société du Grand Paris the
administrative, financial and technical assistance
agreement for the Line 18 of the Grand Paris Express. This 35km-long/10 stations line will connect
Orly Airport to Versailles-Chantiers station.
Baptême sur la ligne 14
Le 9 septembre dernier, le tunnelier Herrenknecht
de 8,92 m de diamètre, destiné à creuser la
première section de l’extension de la ligne 14,
a été baptisé Magaly. Ce tunnelier creusera à
partir d’octobre une section de 3,6 km entre Cli-
Christening on line 14
On September 9th, the 8.92 m-diameter Herrenknecht
tunnel boring machine designed to excavate the
first section of the line 14 extension, was christened
and named Magaly. From October, this TBM will excavate a 3.6 km-long section between Clichy-SaintOuen and Saint-Lazare with a planned daily average
progress of 12 meters. The construction works are
carried out by the JV Eiffage Tp / Razel-Bec. By the
end of the year, a second TBM should be delivered
for the excavation of the Clichy- Saint-Ouen / Pleyel
section.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
317
AFTES INFO
International
ROYAUME UNI / UNITED KINGDOM
Préqualification en cours pour la HS2
Le 24 septembre, le Ministre britannique des
Finances, M. George Osborne, a annoncé le
démarrage de la procédure de préqualification
pour la première phase de la ligne à grande vitesse de 230 km de longueur entre Londres et
Birmingham, qui devrait être construite en souterrain sur 25% de son tracé. 41 km de tunnels
bi-tube de diamètre interieur compris entre 7,5
et 8,5 m seront creusés au tunnelier et la ligne
comprendra également 16 km de tranchées
couvertes. Dix machines seront nécessaires
pour construire les sections en tunnel qui ont
été alloties de la manière suivante :
- Sud 1 (S1) entre Hampstead Road Bridge à
Euston et la gare d’Old Oak ; cette section de
8,2 km comprend le tunnel d’Euston de 7,3
km ; deux machines seront utilisées. Le coût
pour ce lot est estimé entre 814 millions d’euros et 1,2 milliard d’euros.
- Sud 2 (S2) entre la gare d’Old Oak et Harvil
road sur une longueur de 25,8 km ; cette section comprend le tunnel de Northolt de 13,4 km
de long; quatre tunneliers seront utilisés. Mott
Macdonald et URS ont réalisé les études des
tunnels de Northolt et d’Euston. Le coût du lot
S2 varie entre 1,15 et 1,9 milliard d’euros.
- Central 1 (C1) entre Westerly Nord et Heath
Sud sur 22 km comprenant le tunnel des Chiltern de 15,8 km de long ; il sera creusé par
deux tunneliers. Les études ont été réalisées
par Atkins. Le coût du lot est estimé entre 1 et
1,7 milliard d’euros.
- Le lot Nord 1 (N1) démarre à Mill Ponds et se
termine à la gare de Curzon Street à Birmingham ; cette section de 39,5 km comprend le
tunnel d’Itchington Wood de 1,5 km et celui de
Bromford de 2,8 km ; un tunnelier sera nécessaire pour chacun des tunnels. Les études du
tunnel d’Itchington Wood ont été réalisées par
le groupement Capita Symonds/Ineco et celles
du tunnel de Bromford par ARUP. L’estimation du
coût varie entre 1,2 et 2 milliards d’euros.
Les appels d’offres devraient être publiés au
printemps prochain pour une attribution fin 2016
ou début 2017 ; les travaux de creusement pourraient démarrer en 2018.
Ongoing prequalification for HS2.
On September 24, George Osborne, Chancellor of
the Exchequer, announced the start of the prequalification process for the first phase of the 230 km
long high speed line (HS2) between London and
Birmingham, which should be running underground
about 25% of its length. 41 km of twin-tube tunnels
of an inside diameter between 7.5 and 8.5 m, will be
excavated by a TBM; the line will also include 16 km
of cut-and-cover trenches. Ten machines will be required to construct the tunnel sections which have
been allotted as follows:
- South 1 (S1) from Hampstead Road Bridge in
ESPAGNE / SPAIN
318
Euston to the Old Oak Station; this 8.2 km section
includes the 7.3 km Euston tunnel; two shields
will be used. The cost for this lot is estimated at
between 814 million euros and 1.2 billion euros.
- South 2 (S2) from Old Oak station to Harvil road
over a length of 25.8 km; this section includes the
13.4 km long Northolt tunnel; four TBMs will be
used. Mott Macdonald and URS did the project studies for the Northolt and Euston tunnels. The cost of
the lot S2 varies between 1.15 and 1.9 billion euros.
- Central 1 (C1) between North Westerly and South Heath over 22 km including the 15.8 km long
Chiltern tunnel; it will be excavated by two TBMs.
Studies were made by Atkins. The cost of the lot is
estimated at between 1 and 1.7 billion euros.
- Lot 1 North (N1) starts at Mill Ponds and ends at
Curzon Street Station in Birmingham; this 39.5 km
section includes the 1.5 km Itchington Wood and
the 2.8 km Bromford tunnels; a TBM will be necessary for each tunnel. Studies for the Itchington
Wood tunnel have been carried out by the JV Capita
Symonds / Ineco and those for the Bromford tunnel
by ARUP. The estimated cost is between 1.2 and 2
billion Euros.
Tenders should be published next spring for a late
2016 or early 2017 award; excavation work could
start in 2018.
ALGÉRIE / ALGERIA
Plus de 5 milliards pour le ferroviaire
Attribution
Le ministère espagnol des Travaux Publics a donné des
détails sur le budget de 5,46 milliards d’euros destiné au
ferroviaire pour l’année 2016. La priorité a été donnée au
réseau à grande vitesse pour lequel 3,68 milliards d’euros
seront investis. Au total 2,24 milliards seront attribués à la
LGV entre Madrid et la Galice, dont la section de 53,7 km
Ourense-Vigo sera construite en souterrain sur 76 %
du tracé grâce à 7 tunnels d’une longueur cumulée de
41 km.
L’Agence Algérienne Nationale des routes, ANA, a attribué au groupement Cosider TP / Indra
le contrat d’amélioration des équipements technologiques du tunnel de Boïra, de 1,3 km de
longueur situé sur l’autoroute Est-Ouest. La société publique Cosider TP a choisi Indra comme
partenaire pour l’intégration et la mise en place d’un système centralisé de contrôle intégrant
différents Systèmes de Transports Intelligents (STI). Le projet prévoit d’adapter les systèmes
aux normes de qualité et de sécurité européennes pour: la détection automatique des incidents,
la vidéo surveillance, la signalisation, la détection incendie, les communications, l’éclairage,
le contrôle et la ventilation. Les travaux devraient durer 15 mois pour un montant estimé à
11 millions d’euros.
Over 5 billion for the railways
Contract award
The Spanish Ministry of Public Works gave details on the
5.46 billion euros budget allocated to railways for 2016.
Priority was given to the high-speed network for which 3.68
billion euros will be invested. In total 2.24 billion will be
allocated to the high-speed line between Madrid and Galicia; the 53.7 km-long Ourense-Vigo section will be built
underground over 76% of the route through seven tunnels
over a total length of 41 km.
The Algerian National Roads Agency, ANA, has awarded the JV Cosider TP / Indra the contract for
improvement of technological equipment in the 1.3 km-long Boïra tunnel located on the East-West
highway. The public company Cosider TP has chosen Indra as a partner for the integration and setup
of a centralized control system integrating various Intelligent Transportation Systems (ITS). The project
plans to adapt the systems to European quality and safety standards for the automatic incident detection, video surveillance, signaling, fire detection, communications, lighting, control and ventilation.
The work should last 15 months; the estimated cost is 11 million euros.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
AFTES INFO
TURQUIE / TURKEY
Percement à Istanbul
Breakthrough in Istanbul
Le 22 août, après 16 mois de travaux, le creusement de la section de 3,34
km de l’autoroute Bosphore Eurasie, permettant de traverser le Bosphore, a
été terminé. Ce tunnel sous-marin a été excavé avec un tunnelier mixshield
Herrenknecht de 13,7 m de diamètre. Sur chaque rive, il est connecté à
la surface par deux tunnels de 1 km de long chacun réalisés par des méthodes conventionnelles, côté Asie, et en tranchée couverte, côté Europe.
Les travaux sont exécutés par le groupement Yapi Merkezi / SK Engineering
& Construction. La mise en service de cette autoroute de 14,5 km est prévue
pour la fin de l’année prochaine.
On August 22, after 16 months of work, the excavation of the 3.34 km long section of the Eurasia Bosphorus highway, allowing to cross the Bosphorus strait,
was completed. This underwater tunnel was excavated with a 13.7 m-diameter
Herrenknecht mixshield TBM; on each side, it is connected to the surface by
two 1km-long tunnels excavated either by conventional methods (on the Asian
side) or by a cut-and-cover trench (European side). The work is performed by the
JV Yapi Merkezi / SK Engineering & Construction. The commissioning of this
14.5 km highway is scheduled for the end of next year.
SUISSE / SWITZERLAND
Tunnel à Bâle
Tunnel in Basel
L’Office fédéral des routes prévoit de publier prochainement un appel d’offres
pour les études préliminaires en vue de construire un tunnel bi-tube d’environ 4
km sur l’autoroute A2 entre Birsfelden et l’échangeur de Wiese à Bâle. Ce nouveau
tunnel fait partie du programme de suppression des ralentissements et devrait
faciliter le trafic sur cette section surchargée de l’A2. Des appels d’offres différents
seront publiés en octobre pour la gestion du projet, les études de conception, les
études géotechniques et les équipements de sécurité et de ventilation. La solution
du tunnel devrait augmenter le coût du projet d’environ 276 millions d’euros pour
un budget total estimé à 1,1 milliard.
The Federal Roads Office plans to issue shortly a tender for the preliminary studies of an approx. 4km-long twin-tube tunnel on the A2 motorway between Birsfelden and the Wiese interchange in Basel. This new tunnel, part of the slowdowns
elimination program, should facilitate the traffic on this overbusy section of the
A2. Various tender calls will be published in October for the project management,
design engineering, geotechnical studies and safety and ventilation equipment.
This solution with a tunnel should increase the project cost by about € 276 million for a total budget estimated at € 1.1 billion.
Démarrage des tests dans le tunnel
du Gothard- Avancement du Ceneri
Au tunnel de base du Gothard, les tests d’intégration globale ont démarré le
18 août dernier. La totalité des équipements ferroviaires devrait être installée
d’ici la fin octobre, et plus de 3000 essais seront réalisés sur l’ensemble des 57
km du tunnel avant la mise en service commerciale prévue en décembre 2016.
Dans le tunnel du Ceneri, l’excavation est terminée à 96 %, il manque
simplement une portion de 750 m jusqu’à Vigana.
Start of tests in the Gotthard tunnel –
Progress in the Ceneri tunnel
Or the Gotthard base tunnel, the overall integration tests began on
18 August. All railway equipment should be installed by the end
of October and more than 3,000 tests will be conducted over the
57 km of the tunnel before commissioning in December 2016.
In the Ceneri tunnel, 96% of the excavation is achieved; only 750 m to
Vigana remain to be excavated.
Nouveaux tunnels au CERN ?
Le CERN prévoit de rénover les installations de son accélérateur de particules, le LHC
(Large Hadron Collider). Les travaux comprendront l’excavation de deux puits de 100
mètres de profondeur et 12 m de diamètre, des cavernes pour de nouveaux équipements
et 800 m de tunnels et galeries, nécessaires pour accéder aux deux halls expérimentaux.
Ils seront réalisés pendant que le LHC est à l’arrêt car les physiciens craignent que les
vibrations dues à la construction n’altèrent le bon fonctionnement du LHC. La consultation des entreprises devrait intervenir fin 2016 ou début 2017.
New tunnels for the CERN?
CERN (European Organization for Nuclear Research) plans to renovate its particle accelerator LHC (Large Hadron Collider). The work will include the excavation of two 100
m-deep / 12 m-diameter shafts, caverns for new equipment and 800 m of tunnels and
galleries needed to access the two experiment halls. Works will be carried out while the
LHC is stopped because physicists fear that vibrations due to the construction would
affect the proper operation of the LHC. Contractors should be called end of 2016 or
early 2017.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
319
AFTES INFO
Augmentation de la capacité
du Lötschberg
Protection incendie pour CEVA
L’administration des chemins de fer suisses et le canton de Genève en charge de la ligne
Cornavin-Eaux Vives-Annemasse (CEVA) ont confié à l’entreprise Martin Sanitaires SA la fourniture
et l’installation des équipements anti-incendie dans les tunnels, tranchées couvertes et sorties de
secours de la ligne de 16,4 km qui reliera Genève à la frontière française. Le montant du contrat est
de 5,2 millions d’euros.
Fire protection for CEVA
The administration of the Swiss Federal Railways and the Canton of Geneva in charge of the
Cornavin-Eaux-Vives-Annemasse (CEVA) railway line has entrusted to SA Martin Sanitary the supply and
installation of fire-fighting equipment in the tunnels, cut-and-cover trenches and emergency exits of the
16.4 km line which will link Geneva to the French border. The contract value is 5.2 million euros.
Les études pour l’augmentation de la capacité du
tunnel de base du Lötschberg devraient démarrer
l’an prochain. Une section de 21 km du tunnel sur
34,6 km n’est qu’à une voie et les études devraient
déterminer la faisabilité d’étendre la section à deux
voies soit complètement soit en partie. Le coût des
deux options est estimé à 928 millions d’euros pour
une extension totale et 551 millions pour une extension partielle. Les études devraient être disponibles
début 2017.
Increase of the Lötschberg capacity
Studies to increase the capacity of the Lötschberg base
tunnel should start next year. A 21 km section of the
34.6 km long tunnel has only one track and the studies
should assess the feasibility of extending the two-track
section either in whole or in part. The cost of the two
options is estimated at 928 million euros for a full
extension and 551 million for a limited extension. The
studies should be available early 2017.
Espace souterrain / Underground space
Un prix pour la Canopée des Halles
Lors d’une cérémonie qui s’est déroulée à Istanbul et récompensant 13 projets européens,
la Canopée des Halles s’est vue remettre le prix
d’excellence dans la catégorie “centres commerciaux” décerné par l’ECCS Steel Design. Le jury
qui a décerné ce prix décrit le projet comme « un
exemple impressionnant d’un design hors du commun basé sur la réutilisation des structures existantes ». Le jury poursuit : « Le quartier des Halles,
situé au cœur de Paris et qui était amené à disparaître, se voit ainsi donner une nouvelle vie. (…)
Le design est à la fois classique et moderne avec
un jeu de transparence intéressant et des formes
qui s’accordent parfaitement avec l’architecture
de Paris. » Ce projet, dont Ingérop réalise la maîtrise d’œuvre technique (architectes : P. Berger et
J. Anziutti), constitue une porte d’entrée dans Paris, et un nouveau cœur pour le Forum des Halles.
Il vise à refondre l’identité du lieu pour atteindre
la dimension d’une œuvre contemporaine, digne
du voisinage architectural et culturel du centre de
Paris. Conçu en 3D sur l’emprise urbaine du “Carreau des Halles”, site contraint, complexe et très
fréquenté (1 million de personnes s’y pressent
chaque jour), il est construit sans interrompre les
activités du plus grand centre commercial et de la
plus grande gare souterraine d’Europe.
Award for the Paris-Les Halles Canopy
At a ceremony held in Istanbul to reward 13 European projects, the Paris-Les Halles Canopy project
received the Award of Excellence (in the “shopping
centers” category) from the European Convention
for Constructional Steelwork. The jury described the
project as «an impressive example of an unusual
design based on the reuse of existing structures».
The jury also said: «The Halles district, located in
the heart of Paris and originally brought to disappear,
will have a new life (...).The design is both classic
and modern with an interesting transparency scheme
and shapes that fit perfectly with the architecture of
Paris «.This project, carried out by Ingérop for the
technical engineering (architects: P .Berger and J.
Anziutti), is a gateway to Paris, and a new heart for
the Forum des Halles. It aims to recast the identity
of the place so as to reach the size of a contemporary work, worthy of the architectural and cultural
neighborhood of central Paris. Designed in 3D within the urban constrained, complex and overbusy
site of the «Carreau des Halles» (1 million people
passing there dayly), it is built without interrupting
the activities of the largest shopping mall and largest
underground station in Europe.
Hommage à Pierre Berger
Vendredi 23 octobre dernier, alors que nous mettions sous presse, le Groupe de BTP Eiffage a annoncé le décès,
suite à une crise cardiaque, de son président-directeur général Pierre Berger, âgé de 47 ans. Il avait succédé
au fondateur Jean-François Roverato à la tête d’Eiffage en août 2012.
Les pensées des nombreux membres de l’AFTES qui ont connu Pierre Berger vont à son épouse, ses
enfants, ses proches et à tous les collaborateurs du Groupe Eiffage.
Dans la prochaine édition de T&ES, nous évoquerons la carrière de ce brillant ingénieur, polytechnicien et diplômé de l’Ecole des Ponts & Chaussées, qui, avant de rejoindre Eiffage, avait été président de Vinci Construction
Grands Projets.
320
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
AFTES INFO
Congrès No Dig International
A ce congrès qui s’est tenu à Istanbul du 28 au 30
septembre, ont assisté plusieurs représentants
de la FSTT, parmi lesquels Jean-Marie Joussin,
Jean-Michel Bergue et Patrice Salvaudon. Ils ont
rencontré le Professeur Nuh Bilgin, président de
la Turkish Tunnelling Society qui, dans son français parfait, nous a promis d’assister à notre prochain Congrès AFTES, en novembre 2017, à Paris
Porte Maillot.Increase of the Lötschberg capacity
Several representatives of FSTT (French Society for
Trenchless Tunneling), namely Jean-Marie Joussin,
Jean-Michel Bergue and Patrice Salvaudon attended
the No Dig International Congress held in Istanbul
on 28-30 september. They met with Prof. Nuh Bilgin,
Chairman of the Turkish Tunnelling Society, who –
in a perfect French- promised to attend the next
AFTES Congress to be held in Paris, Porte Maillot,
in Nov 2017.
From left to right : Dr Hanifi Copur, Technical University, Istanbul and vice-president TTS,
Patrice Salvaudon, ADEPE, member of AFTES, Dr Nuh Bilgin, Technical University,
Istanbul and Chairman of TTS, Jean-Marie Joussin, FSTT.
Remise de prix / Award
Lors de sa Tunnel Expo Conference 2015 à
Istanbul, l’Association Turque des Tunnels a remis son Prix spécial au Dr Levent Ozdemir pour
l’ensemble de sa carrière et pour ses importantes
contributions aux progrès réalisés en matière de
construction mécanisée de tunnels. Dr Ozdemir
est professeur honoraire de la Colorado School
of Mines (1977-2009) ; il est aujourd’hui responsable de la session de formation Tunnels/Microtunnels/Amélioration des sols qui se tient chaque
année à Golden, Colorado. Ont également été récompensés : Dr Nick Barton pour sa contribution
dans le domaine de la Mécanique des roches et
Dr Guner Gurunca pour son action sur la sécurité
dans les mines.
The Turkish Tunneling Society bestowed its Lifetime
Achievement Award to Dr. Levent Ozdemir at the recent 2015 Tunnel Expo Conference in Istanbul. The
award is for making significant contributions to the
advancement of Mechanized Tunneling Industry. Dr
Ozdemir is a past professor at the Colorado School
of Mines (1977-2009) ; he is now course director/
co-director for the Tunneling Short Course, Microtunneling Short Course and Ground Improvement
Short Course, held annually in Golden, Colorado.
Also receiving awards were Dr. Nick Barton for his
contributions to the field of Rock Mechanics and Dr.
Guner Gurtunca for his contributions to Mine Safety.
Receiving awards at the 2015 Tunnel Expo Conference
in Istanbul were Levent Ozdemir, Guner Gurtunca
(second from left) and Nick Barton (right). They are
shown with Prof. Nuh Bilgin, President of Turkish
Tunneling Society.
Les lauréats : Levent Ozdemir, Guner Gurtunca
(2ème à partir de la gauche) et Nick Barton (à droite).
Au centre Prof. Nuh Bilgin, président de la Turkish
Tunneling Society.
Communiqué
Les conférences des « Mardis de l’AFTES » sur notre site internet
Nous rappelons à nos lecteurs qu’ils peuvent trouver sur le site internet de l’AFTES (dans l’onglet conférences et visites) les présentations
des conférenciers qui ont donné leur accord pour publication (ce qui est
généralement le cas), notamment celles des 4 premières séances de
l’année 2015 :
10 février 2015
29 septembre 2015
• Le Maroc par Charafa Chebani, Directrice Pôle CFCIM-Business France
à la Chambre Française de Commerce et d’Industrie du Maroc,
• L’évolution de la recommandation du GT 25 sur maîtrise économique
et la contractualisation par JF Thibault, retraité Eiffage, et Andrew
Bourget, EGIS Tunnels.
• La Turquie, par Nadir Bentata, Business France
• L’actualisation de la recommandation du GT 8 sur les traitements de
terrain, par Michel Chopin (MC Consulting)
• L’espace souterrain de Paris, par Blaise Souffaché, Professeur de géophysique
31 mars 2015
• Présentation de la partie Sud de la ligne M15, par la Société du Grand
Paris
16 juin 2015
• le projet CIGEO/ANDRA de Bure, par Alain Harman, chef de projet CIGEO,
• L’Indonésie, la Malaisie et Singapour, par Sébastien Vincente, Caroline
Pelaez-Hue et Estelle DAVID, Business France.
Notre dernier « Mardi » de l’année se tiendra le 8 décembre 2015, avec
la présentation du prolongement de la ligne 11 du métro de Paris par
Myriam Fontaine-Boullé, RATP.
Nous remercions très sincèrement tous les conférenciers pour leur
intervention et leur autorisation de publier leur diaporama. Nous rappelons aussi que l’AFTES est intéressée par tout nouveau projet de communication technique qui pourrait être présentée dans le cadre de ces
« réunions du Mardi ».
Philippe Millard, Délégué régional Ile-de-France de l’AFTES
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
321
CHANTIERS/WORKSITES
Londres - Le projet Crossrail
Aperçu de la situation actuelle
Injections de compensation permettant le contrôle
des tassements dus aux excavations de tunnels
London - The Crossrail project
Current overview
Compensation grouting to control tunnelling induced settlements
Clif KETTLE
Soletanche Bachy Group
Le Projet Crossrail figure parmi les projets d’infrastructure les
plus importants jamais entrepris au Royaume-Uni avec une enveloppe budgétaire totale disponible de 14,8 milliards de livres
sterling. Ce projet permettra de réduire la durée des trajets à
travers Londres, réduire la congestion, assurer de meilleures
connexions de transport, et ainsi permettant de transformer la façon dont les gens se déplacent dans la capitale anglaise. Le projet offrira de nombreux avantages pour Londres et le RoyaumeUni en matière de réhabilitation, de développement commercial
et de création d’emplois, et de stimuler le développement des
opérations de creusement de tunnels et des compétences qui s’y
rattachent, indispensables pour l’avenir de l’industrie.
1 - Aperçu de la situation
actuelle
Crossrail est coparrainé par le
Ministère des Transports britannique
et Transport for London (l'organisme
public responsable des transports
en commun de la ville de Londres et
du Grand Londres).
Crossrail (CRL) est le plus grand
projet de construction d’Europe
– les travaux ont démarré en Mai
2009 et actuellement plus de
10.000 personnes travaillent sur
plus de 40 chantiers.
•
À ce jour, plus de 62 millions
d’heures de travail ont été réalisées sur le projet Crossrail.
• Crossrail va transformer le
réseau ferroviaire londonien,
augmentant sa capacité de
10 %, soutenant la régénération
et réduisant les temps de trajet
à travers la ville.
• La ligne Crossrail s’étendra sur
plus de 100 km depuis Reading
et Heathrow à l’ouest via des nouveaux tunnels traversant le centre
de Londres jusqu’à Shenfield et
Abbey Wood à l’est.
Entreprises et intervenants
Client : Transport for London (TfL)
Équipe d’Exécution : Crossrail (CRL)
Contractant Principal : BBMVB JV (Balfour Beatty, Morgan Sindall,
Bemo Tunnelling, Vinci Grands Projets, Bachy Soletanche)
Ian ACREMEN
Bachy Soletanche Ltd
La version originale anglaise de cet article est parue récemment
dans la revue Travaux que nous remercions, ainsi que les auteurs,
de nous avoir permis de le publier ici en version bilingue.
The Crossrail Project is among the most significant infrastructure projects ever undertaken in the UK with a total funding
envelope available of £14.8bn. It will improve journey times
across London, ease congestion, and offer better connections,
changing the way people travel around the capital. The project
will also provide many benefits for London and the UK in terms
of regeneration, business development, and employment creation, and promote the development of the tunnelling market and
tunnelling skills vital to the future of the industry.
1 - Current overview
Crossrail is jointly sponsored by the
Department for Transport and Transport for London.
Crossrail (CRL) is Europe’s largest
construction project - work started
in May 2009 and there are currently
over 10,000 people working across
over 40 construction sites.
• Over 62 million working hours
have been completed on the Crossrail project so far.
• Crossrail will transform rail
transport in London, increasing
capacity by 10%, supporting
regeneration and cutting journey
times across the city.
• The Crossrail route will run over
100km from Reading and Heathrow
in the west, through new tunnels
under central London to Shenfield
and Abbey Wood in the east.
• There will be 40 Crossrail stations
including 10 new stations at
Paddington, Bond Street, Tottenham
Court Road, Farringdon, Liverpool
Street, Whitechapel, Canary Wharf,
Custom House, Woolwich and
Abbey Wood.
Contractors and stakeholders
Commissioning Client: Crossrail (CRL)
Delivery Team: Crossrail (CRL)
Main Contractor: BBMVB JV (Balfour Beatty, Morgan Sindall,
Bemo Tunnelling, Vinci Grands Projets, Bachy Soletanche)
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
323
CHANTIERS/WORKSITES
• Crossrail desservira 40 stations
y compris 10 nouvelles stations
à Paddington, Bond Street, Tottenham Court Road, Farringdon, Liverpool Street, Whitechapel, Canary
Wharf, Custom House, Woolwich et
Abbey Wood.
• Crossrail permettra le déplacement
de 1,5 million de personnes
supplémentaires à 45 minutes
du centre de Londres et permettra
de relier les principaux quartiers
de bureaux, loisirs et affaires
– Heathrow, West End, the City,
Docklands – favorisant le développement économique.
•C
rossrail entrera en service dans
le centre de Londres à partir de
la fin 2018. Selon les estimations,
200 millions de passagers par an
devraient utiliser la ligne Crossrail.
•
Le projet offre une opportunité
considérable d’améliorer et de
réorganiser les réseaux de services
publics vieillissants (Figure 1).
1.1 - Travaux en cours
• A u total, huit tunneliers sont
actuellement utilisés pour la
construction de 26 miles (42 km)
de nouveaux tunnels ferroviaires
de 6,2 m de diamètre à travers
le centre de Londres à des profondeurs allant jusqu’à 40 m. Le
creusement des tunnels est actuellement achevé à plus de 90 %.
• Les travaux de construction
sont à mi-chemin de leur achèvement dans les nouvelles stations phares du centre de Londres
et des Docklands.
• La réalisation du projet Crossrail
permettra de créer des milliers
d’opportunités commerciales et
d’emplois y compris 400 programmes d’apprentissage.
• Au plus fort des opérations, les tunneliers visent à atteindre un avancement d’environ 100 mètres/
semaine. Au fur et à mesure de
l’avancement, sont mis en place
324
Figure 1 - Réorganisation et amélioration des installations de services publics / R
e-routing and upgrading of services.
les anneaux de voussoirs préfabriqués – 250.000 voussoirs seront
utilisés pour les 42 kilomètres de
tunnels.
• 4,5 millions de tonnes de matériaux excavés pour le creusement
des tunnels seront transportés sur
l’île de Wallasea dans l’Essex où
ils seront utilisés pour la création
d’une réserve naturelle de 1.500
acres pour la RSPB (Société
royale pour la protection des
oiseaux).
1.2 - Crossrail, emplois et
chaine logistique
• Au cours du projet, on prévoit au
moins 75.000 opportunités commerciales, générant suffisamment
de travail pour maintenir l’équivalent de 55.000 emplois à temps
plein.
• Ce n’est pas seulement Londres et
la région sud-est qui bénéficieront
du projet Crossrail. Des entreprises
venant de tout le pays et de toutes
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
• Crossrail will bring an extra 1.5 million people to within 45 minutes
of central London and will link London’s key employment, leisure
and business districts – Heathrow,
West End, the City, Docklands – enabling further economic development.
• T he first Crossrail services
through central London will start
in late 2018 - an estimated 200
million passengers/ year will use
Crossrail.
• The project is providing a major
opportunity for upgrading and
re-routeing ageing utility networks
(Picture 1).
1.1 - Current construction
activity
•
A total of eight tunnelling
machines are being used to
construct 26 miles (42km) of
6.2m diameter new rail tunnels
under central London at depths
of up to 40 m. Tunnelling is now
over 90% complete.
• Construction work has reached
the halfway mark on flagship
new Crossrail stations in central
London and Docklands.
• The delivery of Crossrail will create
thousands of business and job
opportunities including 400
apprenticeships.
•
At peak, the tunnelling machines
aim for around 100 metres of
tunnelling progress per week as the tunnelling machines move
forward, precast concrete segments
are built in rings behind - 250,000
tunnel segments will be used to
line the 42 kilometres of tunnels.
• 4.5 million tonnes of excavated
material from the tunnels will be
shipped to Wallasea Island in Essex
where it will be used to create a new
1,500 acre RSPB nature reserve.
1.2 - Crossrail, jobs and
supply chain
•
Over the course of the project,
there is expected to be to be at
CHANTIERS/WORKSITES
tailles en profiteront également
- 38 % sont basées à Londres,
62 % sont en dehors de Londres,
et 58 % sont des petites et
moyennes entreprises.
1.3 - Compétence et
création de doctrine
• Au moins 400 postes d’apprentissage seront créés grâce au projet
Crossrail.
•
L’académie
britannique
des
tunnels et travaux souterrains ou
« TUCA » (Tunnelling and Underground Construction Academy)
est un centre de formation dédié
favorisant le développement des
compétences essentielles requises
pour travailler dans les secteurs
du creusement de tunnels, de la
construction souterraine et des
infrastructures. Crossrail, créateur
de TUCA en 2011, contribue au
développement de nouvelles
qualifications et de normes en
matière d’hygiène et sécurité pour
l’ensemble du secteur.
•
Crossrail travaille en partenariat
avec les industries, organismes
professionnels et autres organisations qui ont besoin de travailleurs
qualifiés en travaux souterrains,
afin de garantir que les installations et le système de formation de
TUCA correspondent aux besoins
de l’industrie.
• Crossrail a besoin de TUCA pour
combler la pénurie de maind’œuvre ayant les compétences
nécessaires pour réaliser son programme. TUCA s’assure que toutes
les personnes travaillant en milieu
souterrain sur les sites Crossrail
ont le niveau de formation correspondant au certificat TSC (Tunnel
Safety Card) avant d’être autorisé
à travailler en milieu souterrain ou
sur tout site de Crossrail.
• TUCA contribue à soutenir l’économie britannique en dotant les
travailleurs des compétences spé-
cialisées requises pour satisfaire
la demande de travail dans cette
région.
• CRL a mis en place un système
de carte sécurité-tunnels (TSC) en
réponse aux besoins de l’industrie
pour une formation normalisée en
matière d’hygiène et de sécurité
en milieu souterrain.
•
En mars 2010, CRL a créé un
service d’offres d’emplois en partenariat avec le centre britannique
pour l’emploi « Job Centre Plus ».
Cela permet que des nouvelles
opportunités d’emploi soient
publiées efficacement et que les
candidats disposant des compétences appropriées puissent être
rapidement identifiés pour de
nouvelles fonctions. En avril 2014,
Crossrail avait déjà créé plus de
2900 nouveaux emplois, avec
94 % de locaux dont 20 % étaient
au chômage.
1.4 - Durabilité
• Les entrepreneurs prenant part au
projet dépassent les objectifs de
recyclage initialement fixés, avec
plus de 92 pour cent des déchets
de démolition et de construction
réutilisés de manière avantageuse.
• Plus de 98 pour cent des matières
excavées sont recyclées, dont
une large majorité utilisée pour la
création d’une réserve naturelle de
la RSPB sur l’île de Wallasea dans
l’Essex.
• Le développement d’une nouvelle
méthode d’évaluation environnementale par l’organisme de
recherche en construction (Building
Research Establishment Environment Assessment Method ou
« BREEAM ») permet d’évaluer la
performance environnementale des
nouvelles stations souterraines de
Crossrail.
•
Le choix des matériels roulants
du projet Crossrail comprend
des exigences liées à la récupé-
least 75,000 opportunities for
businesses, generating enough
work to support the equivalent of
55,000 full time jobs.
• It’s not just London and the South
East that will benefit from Crossrail.
Companies around the country and
of all sizes are winning business –
38% are based in London, 62%
are outside London, and 58% are
small-medium sized businesses.
Centre Plus in March 2010. This
ensures that new job opportunities
are efficiently advertised, and that
candidates with relevant skills
can quickly be identified for new
roles. By April 2014, Crossrail
had created over 2900 new jobs,
of which 94% were filled by local
people, 20% of whom were previously unemployed.
1.4 - Sustainability
1.3 - Skills and legacy
• At least 400 the Apprenticeships will
be created by Crossrail.
•
The Tunnelling and Underground
Construction Academy (TUCA) is a
purpose-built training facility that
supports the key skills required to
work in tunnel excavation, underground construction and infrastructure. By building and establishing
TUCA, Crossrail is contributing
to the development of new qualifications and Health and Safety
standards across the industry.
• Crossrail is working with industry,
professional bodies and other
organisations with a requirement
for skilled underground workers, to
ensure that the facilities and training
at TUCA are aligned with the needs
of the industry.
• Crossrail needs TUCA to address
the shortage of people with the
necessary skills to work on the
programme. TUCA will ensure that
all people working underground on
Crossrail sites achieve the Tunnel
Safety Card (TSC) before working
underground on any Crossrail site.
• TUCA will support the UK economy
by equipping workers with the specialist skills they need to meet the
demand for labour in this area.
• CRL established an accredited Tunnel Safety Card (TSC) in response
to an industry need for standardised
tunnelling health and safety training.
• CRL established a Jobs Brokerage
Service in partnership with Job
• Contractors across the project are
exceeding recycling targets with
more than 92 per cent of demolition
and construction waste beneficially
reused.
• More than 98 per cent of excavated
material recycled with the vast
majority being used to create to a
RSPB nature reserve at Wallasea
Island in Essex.
•
Development of a new Building
Research Establishment Environment Assessment method
(BREEAM) for evaluating the
environmental performance of new
below ground Crossrail stations.
• Crossrail rolling stock procurement
includes requirements relating
to regenerative braking, energy
consumption and weight limits.
•
All lorries delivering to Crossrail
sites are required to carry additional
safety features and regular drivers
must undergo additional road safety
training.
•
Measures implemented to track
ethical sourcing of material through
the supply chain.
• Four Crossrail construction sites win
a Considerate Contractor Scheme
National Award.
1.5 - Property impact
•
Research undertaken by property
consultants GVA shows that from
2008 to 2013, 41% of planning
applications within a kilometre of
a Crossrail station cited the new
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
325
CHANTIERS/WORKSITES
ration d’énergie au freinage, à la
consommation d’énergie et aux
limites de poids.
• Tous les camions livrant sur les sites
Crossrail sont tenus d’être munis de
dispositifs de sécurité additionnels
et les conducteurs habituels doivent
suivre une formation additionnelle
de sécurité routière.
• Des mesures sont mises en œuvre
pour assurer un approvisionnement
éthique en matières premières tout
au long de la chaîne logistique.
• Quatre chantiers Crossrail ont été
récompensés par le Prix national
de la Prévention (Considerate
Contractor Scheme National
Award).
1.5 - Impact sur l’immobilier
•
Les recherches menées par le
consultant en immobilier GVA
démontrent qu’entre 2008 et
2013, 41 % des demandes de
permis de construire à moins d’un
kilomètre d’une station Crossrail
ont fait référence à la nouvelle
ligne ferroviaire pour justifier
la procédure d’investissement,
équivalant à environ 3 millions de
pieds carrés d’espace résidentiel,
commercial et de vente.
• Selon des recherches effectuées
pour Crossrail par GVA, Crossrail
pourrait, entre 212 et 2021, contribuer à la création de 5,5 milliards
de livres sterling de valeur ajoutée
aux propriétés résidentielles et
commerciales le long de son
parcours, y compris la livraison
de plus de 57.000 nouveaux logements et 3,25 millions de mètres
carrés d’espaces commerciaux.
• Au cours de la décennie à venir, la
valeur des bureaux commerciaux
situés à proximité des stations
Crossrail dans le centre de Londres
va augmenter de 10 pour cent en
valeur de capital au-dessus d’une
projection de référence déjà en
hausse.
326
• Les valeurs en capital des biens
résidentiels devraient augmenter
immédiatement de 25 pour cent
à proximité des stations Crossrail
dans le centre de Londres, et de 20
pour cent dans la périphérie, également au-dessus d’une projection
de référence déjà en hausse.
•
Des investissements immobiliers
importants pourraient avoir lieu
dans divers quartiers notamment
à Canary Wharf, Farringdon, Whitechapel, Abbey Wood, Custom
House, Ealing Broadway, Southall
et Woolwich.
•
Crossrail a d’ores et déjà un
impact sur les décisions d’investissement immobilier en particulier
dans le centre de Londres, et cet
impact de Crossrail sur le marché
de l’immobilier résidentiel va
aussi s’étendre sur le Berkshire et
l’Essex.
1.6 - Avantages d’ordre
général
railway as a justification for the
development proceeding, equating
to around 3 million square feet of
residential, commercial and retail
space.
•
Crossrail could help create £5.5
billion in added value to residential
and commercial real estate along
its route between 2012 and 2021,
according to research for Crossrail
by GVA, including the delivery of
over 57,000 new homes and 3.25
million square metres of commercial space.
•
Commercial office values around
Crossrail stations in central London
will increase over the next decade,
with an uplift of 10 per cent in
capital value above an already rising
baseline projection.
•
Residential capital values are
projected to increase immediately
around Crossrail stations in central
London by 25 per cent, and by 20
per cent in the suburbs, again above
a rising baseline projection.
•
Significant property investment
could take place at locations including Canary Wharf, Farringdon,
Whitechapel, Abbey Wood, Custom
House, Ealing Broadway, Southall
and Woolwich.
•
Crossrail is already having an
impact on property investment
decisions particularly in central
London, and the the impact of
Crossrail on residential property
market will also extend out to
Berkshire and Essex.
Capacité accrue
•C
rossrail va augmenter de 10 % la
capacité ferroviaire de Londres
- la plus forte augmentation
depuis la Seconde Guerre Mondiale. Cela permettra de réduire la
congestion et d’assurer des conditions de transport plus favorables.
• La congestion dans plusieurs
stations de métro londoniennes
sera réduite, y compris dans
celles ne se trouvant pas sur la
ligne Crossrail – telle que la station
Oxford Circus.
1.6 - General benefits
Meilleure connectivité
• Crossrail va améliorer la connectivité : la ligne va permettre
aux hommes d’affaires de se
déplacer plus facilement dans
Londres, pour rencontrer des
clients et négocier avec les
fournisseurs.
• En outre, Crossrail va rendre plus
facile l’accès aux passerelles
Increased capacity
• Crossrail will increase London’s
rail capacity by 10% - the largest increase since World War
2. This will reduce congestion and
allow for more comfortable journey
conditions.
• Congestion at many London
Underground stations will be
reduced, even for those that are
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
not on the Crossrail route – such as
Oxford Circus.
Improved connectivity
•
Crossrail will improve connectivity: it will make it easier for
businesses to move about
London, to meet clients and
negotiate with suppliers.
•
Moreover, Crossrail will make
accessing our major international
gateways like London Heathrow
more accessible - for instance,
the journey time from London
Heathrow to the City of London
(Liverpool Street) will fall from 55
to 32 minutes.
• Crossrail will increase the number of people who are able to
access employment destinations
throughout London. This will
enable businesses to access the
people with the skills they need
to be able to compete and succeed,
and to open up new employment
opportunities for individuals.
• Overall, Crossrail will bring 1.5
million more people within a 45
minutes commute of the existing
major employment centres of the
West End, the City and Canary Wharf
(up from five million currently).
• This improved connectivity will also
be designed to help people with restricted mobility. New Crossrail stations will have step-free access
from platform to street level and
for the majority of interchanges
with other London Underground
and national rail services: 95% of
journeys are forecast to have a
step-free origin and destination
station.
1.7 - Project timeline and
milestones
2014:
The contract for Crossrail’s new
high-capacity rolling stock was
awarded in February 2014.
The contract for the Crossrail Train
CHANTIERS/WORKSITES
internationales majeures telles
que l’aéroport de Heathrow ; par
exemple, la durée de trajet entre
l’aéroport de Heathrow et la City
de Londres (Liverpool Street) va
être réduite de 55 à 32 minutes.
• Crossrail va permettre une augmentation du nombre de gens
capables d’accéder à des lieux
de travail situés dans la ville
de Londres. Cela va permettre
aux entreprises d’atteindre des
personnes ayant les compétences dont elles ont besoin,
leur permettant ainsi d’être plus
compétitives et prospères, ainsi
que d’ouvrir de nouvelles opportunités pour les individus.
• Globalement, Crossrail permettra
le déplacement de 1,5 million
de personnes supplémentaires
sur une distance équivalente à
45 minutes de transport depuis
les grands centres d’emploi
existants de West End, la City et
Canary Wharf (en plus des cinq
millions actuels).
•
Cette meilleure connectivité va
également être conçue pour
aider les personnes à mobilité
réduite. Les nouvelles stations
Crossrail vont bénéficier d’un
accès de plain-pied entre le
niveau du quai et de la rue ainsi
que la majorité des connexions
avec d’autres services de métro
londonien et de chemins de fer
nationaux : on prévoit que 95 %
des trajets auront une station
de départ et d’arrivée munie
d’un accès de plain-pied.
1.7 - Calendrier et étapes
cles du projet
2014 :
Le contrat pour le nouveau matériel
roulant à haute capacité de Crossrail
a été signé en février 2014.
Le contrat pour la concession d’exploitation des trains de Crossrail
(Crossrail Train Operating Conces-
sion ou « CTOC ») a été accordé à
MTR Corporate (Crossrail) Ltd en
juillet 2014.
En fin 2014, la vaste majorité des 26
miles de tunnels Crossrail ainsi que
les principaux travaux d’ingénierie
civile étaient presque finalisés.
2015-2017:
Les principaux aménagements des
stations et tunnels se poursuivent
ainsi que la rénovation majeure
du réseau ferroviaire existant par
Network Rail pour l’adapter aux
services Crossrail.
2017:
Le premier matériel roulant neuf de
Crossrail commencera à remplacer
les trains de banlieue existants.
2018:
D’ici la fin 2018, les premiers trains
Crossrail seront mis en service sur
la section de tunnel traversant le
centre de Londres.
2019:
D’ici la fin 2019, toute la ligne
Crossrail sera en opération.
1.8 - Activité de Bachy
Soletanche
Bachy Soletanche a été impliqué
dans la prestation de services
géotechniques sur plusieurs projets
Crossrail, soit en tant que sous-traitant soit comme partenaire à part
entière en tant que co-entreprise.
Les chantiers incluent des travaux
de pieux jointifs ou sécants, parois
moulées, mini pieux, tubes foncés,
consolidation des sols ainsi que
d’importants travaux d’injections
de compensation permettant le
contrôle des tassements dus aux
excavations des tunnels dans les
trois grandes stations de Liverpool
Street, Whitechapel et Bond Street.
Les activités en cours consistent
principalement dans le contrôle
des tassements aux stations de
Liverpool Street et de Bond Street, le
creusement de tunnels et le contrôle
des tassements à Whitechapel
Operating Concession (CTOC) was
awarded to MTR Corporate (Crossrail)
Ltd in July 2014.
By the end of 2014, the vast majority
of Crossrail’s 26 miles of tunnelling and the major civil engineering
works was nearing completion.
2015-2017:
Major fit-out of stations and tunnels
continues as does the major upgrade
of the existing rail network for Crossrail services by Network Rail.
2017:
The first new Crossrail rolling stock
will start to replace existing suburban
trains
2018:
In late 2018, the first Crossrail services will start through the central
London tunnel section.
2019:
In late 2019, the full Crossrail service will be operating.
1.8 - Bachy Soletanche
activity
Bachy Soletanche have been involved
in providing geotechnical services on
several Crossrail projects, either as
subcontractor or as a full joint-venture
partner. Works have included secant
and contiguous piling, diaphragm
walling, mini-piling, pipe roofing, soil
consolidation, and extensive compensation grouting to control tunnelling
induced settlements at three major
stations - Liverpool Street, Whitechapel, and Bond Street.
Current activity is principally the settlement control at Liverpool Street and
Bond Street stations, the tunnelling
and settlement control at Whitechapel
having been completed in August
2014. (Picture 2)
Crossrail C510: Liverpool
Street & Whitechapel Station
Tunnels
On this project Bachy Soletanche
supports the BBMV joint venture
(comprising Balfour Beatty, Bemo
Tunnelling, Morgan Sindall and
VINCI Construction Grands Projet)
constructing the Liverpool Street and
Whitechapel Crossrail station platform enlargement tunnels using spray
concrete lining (SCL) techniques.
The C510 contract works include
the construction of two 250m long
platform tunnels, a 250m passenger
concourse tunnel, and associated
cross-passages and escalator tunnels
beneath the future Crossrail stations
at both Liverpool Street and Whitechapel. The work requires the excavation
of circa 240,000m³ of material from
the tunnelling works, much of this
below prestigious buildings in the
City of London. Since contract award
in January 2011 the C510 works have
been faced with a number of challenges associated with working on very
confined and restricted sites nestled
amongst a residential community at
Whitechapel, and in working surrounded by prestigious listed heritage
structures at Finsbury Circus in the
City of London. The BBMV team has
worked through such challenges and
have to date substantially completed
the tunnel excavation and primary
spray concrete lining (SCL) works at
both stations. Parts of the excavations
are the largest ever constructed in
London Clay. (Picture 3).
Completion of the primary SCL works
at Whitechapel in 2014 has allowed
two 1,000 tonne tunnel boring
machines (TBM), “Elizabeth” and her
sister machine “Victoria”, to break
into the eastbound and westbound
platform tunnels respectively at Whitechapel. These TBMs are completing
the longest tunnel drive on the Crossrail project, from Limmo Peninsula
near Canning Town to Farringdon, a
distance of 8.3km (5.2 miles). “Elizabeth” transited through Whitechapel
on schedule and she arrived at Liverpool Street in January 2015.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
327
CHANTIERS/WORKSITES
ayant été finalisés en août 2014.
(Figure 2).
Crossrail C510: Tunnels des
stations de Liverpool Street &
Whitechapel
Sur ce projet, Bachy Soletanche
apporte son appui au Groupement
BBMV (comprenant Balfour Beatty,
Bemo Tunnelling, Morgan Sindall
et Vinci Construction Grands Projet)
impliqué dans la construction des
tunnels d’élargissement des voies
aux stations Crossrail de Liverpool
Street et de Whitechapel réalisée
à l’aide de techniques de béton
projeté (ou SCL, de l’anglais « spray
concrete lining »).
Les travaux du contrat C510
comprennent la construction de
deux tunnels de station de 250m
de longueur, d’un tunnel de hall de
passagers de 250m, de galeries de
communication et de tunnels d’escaliers mécaniques au-dessous des
futures stations Crossrail à Liverpool
Street et Whitechapel. Les travaux
exigent l’excavation d’environ
240.000 m3 de matériaux provenant
du creusement des tunnels, dont
une grande partie se situe sous des
bâtiments de prestige de la City
de Londres. Depuis l’attribution du
contrat en janvier 2011, les travaux
du projet C510 ont été confrontés à
un certain nombre de défis associés
au fait de travailler sur des sites de
construction à espace très confiné
et restreint, nichés au milieu d’un
quartier résidentiel à Whitechapel,
ainsi qu’au fait de travailler entouré
de constructions historiques classées à Finsbury Circus dans la City
de Londres. Le partenariat BBMV a
relevé de tels défis et a, à ce jour,
achevé en grande partie les travaux
d’excavation des tunnels et de
revêtement en béton projeté (SCL)
dans chacune des deux stations.
Certaines parties des excavations
328
Crossrail
• Valeur totale de 15 milliards de livres sterling / €15 billion total value
• > 200 bâtiments à protéger par injection de compensation – nombreux bâtiments historiques et/ou
significatifs / >200 buildings to protect by compensation grouting, many historic and/or important
• Tout au long du projet > € 100 millions en injection de compensation,
> € 60 millions en instrumentation et systèmes de surveillance / Across the project
>€100 million of compensation grouting, >€60 million in instrumentation & monitoring
• Crossrail C51 : € 25 millions en injection de compensation / €25 million compensation grouting
• Crossrail C315 : € 2,5 millions en consolidation des sols / €2.5 million ground consolidation
• Rénovation Station Bond Street / Bond Street St Upgrade :
€ 6 millions en injection de compensation / €6 million compensation grouting
• SolData : € 20 millions en surveillance structurale et géotechnique / € 20 m structural & geotechnical monitoring
Figure 2 - Travaux d’injection de coulis exécutés par Bachy Soletanche pour Crossrail / Bachy Soletanche grouting works for Crossrail.
comptent parmi les plus importantes jamais réalisées dans l’argile
de Londres. (Figure 3).
La finalisation des travaux préliminaires de SCL à Whitechapel en
2014 a permis à deux tunneliers de
1000 tonnes (ou TBM pour « tunnel
boring machine »), baptisés « Elizabeth » et « Victoria », de rejoindre
les tunnels des voies Est et Ouest
respectivement à Whitechapel.
Ces TBM sont en train de terminer
l’excavation du tunnel le plus long
de tout le projet Crossrail, s’étendant de Limmo Peninsula près de
Canning Town à Farringdon, sur une
distance de 8,3 km (5,2 miles). « Elizabeth » a transité par Whitechapel
dans les délais prévus et est arrivée
à Liverpool Street en janvier 2015.
Le chantier est à présent concentré
sur le site de la station Liverpool
Street où des travaux d’étanchéité
et de SCL sont en cours, en préparation de la réception du deuxième
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Work is now focussed on the Liverpool
Street station site where waterproofing
and secondary SCL work is ongoing
in preparation for receiving the second
TBM from Whitechapel. Tunnel excavation work is due to recommence in
2015 with the escalator connections
into Broadgate and Moorgate, situated
to the east and west of the station
respectively. Such tunnel excavation
works will not be possible without
the ongoing support of compensation
grouting.
2 - Settlement mitigation by
compensation grouting
2.1 - General
Compensation grouting is a technique
which is becoming more and more
widespread for controlling tunnelling-induced settlements associated
with excavations in urban areas.
During tunnel excavation, by whatever
method, there is always a surplus
volume excavated, the ”face loss”.
This face loss volume, which can vary
from 0.5 to 3% of the tunnel excavation volume depending upon the
tunnelling method, initiates localised
relaxation above the tunnel which
migrates progressively to the surface
and gives rise to settlements, which
can create undesirable slopes and
deflections and ultimately damage, to
existing infrastructure, structures, and
utilities.
There are a number of geotechnical
processes which can be used to
prevent this tunnelling induced
settlement, some of which are preventative and can be executed prior
to tunnelling, some of which are
executed post--tunnelling to correct
for the induced displacements. Many
of these techniques require too much
time or too much access to implement within an urban environment.
Compensation grouting is therefore
generally employed where access for
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 3a, 3b - Tunnel réalisé en SCL à Whitechapel, et représentation schématique
de la taille de l’axe vertical du tunnel / Whitechapel SCL Tunnel,
and sketch indicating the size of the ‘cod’s mouth’ break-out.
TBM provenant de Whitechapel.
Les travaux d’excavation de tunnel
devraient reprendre en 2015 avec
les connexions d’escaliers mécaniques vers Broadgate et Moorgate,
situés respectivement à l’est et à
l’ouest de la station. De tels travaux
d’excavation de tunnel ne seraient
pas réalisables sans l’aide continue
des injections de compensation.
2 - Atténuation des
affaissements de terrain par
injections de compensation
2.1 - Général
L’injection de compensation est
une technique qui devient de plus
en plus utilisée pour le contrôle
des tassements de terrain dus aux
excavations de tunnel dans les
zones urbaines.
Lors de l’excavation des tunnels, quelle que soit la méthode
employée, il y a toujours une sur-excavation qui correspond à la perte
de volume en front de taille qui,
pouvant varier entre 0,5% et 3%
du volume d’excavation du tunnel
selon la méthode de creusement,
déclenche un mouvement localisé
au-dessus du tunnel qui se propage
progressivement vers la surface et
déclenche ainsi des tassements de
terrain, pouvant alors causer des
déformations de terrain indésirables
et finalement endommager les
infrastructures, structures et installations existantes.
Il existe un certain nombre de pro-
preventative works is not available,
or where the degree of displacement
and induced damage predicted during
tunnelling is unacceptable.
The technique is to replace the face
loss at depth below the affected structures by injecting a self-hardening
grout or slurry in parallel with the
tunnelling works, so that the surface
displacements are kept to a minimum.
The objectives are:
•
to re-compact the soil at depth,
as close as possible to the source
of the relaxation, try to restore the
original stresses and equilibrium
• maintain the structure within predefined limits for total settlement,
slope, and deflection in order to
minimise both the structural and
cosmetic effects
• avoid excessive cycles of settlement
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
329
CHANTIERS/WORKSITES
cédés géotechniques qui peuvent
être utilisés pour empêcher ce
type de tassement de terrain, dont
certains sont de nature préventive et
peuvent être mis en œuvre avant de
commencer le creusement, tandis
que d’autres sont exécutés après
le creusement en tant que mesures
de correction des déplacements
provoqués. Bon nombre de ces
techniques demandent trop de
temps ou une trop grande emprise
pour être mises en œuvre dans un
environnement urbain. L’injection
de compensation est généralement employée lorsque l’accès
pour les travaux préventifs n’est
pas disponible, ou lorsque le degré
de déplacement et les dommages
causés pendant le creusement ne
sont pas acceptables.
La technique consiste à compenser
la perte de volume sous la zone
affectée en injectant un coulis de
ciment auto-durcissant en même
temps que progresse l’excavation,
de façon à ce que les déplacements
en surface soient réduits au minimum. Les objectifs consistent à:
• re-compacter le sol à une profondeur aussi proche que possible de
l’origine des tassements, essayer
de restaurer les contraintes et
équilibres d’origine ;
•
maintenir la structure dans des
limites prédéfinies pour les tassements, inclinaisons et déformations maximaux afin de minimiser
à la fois les effets structurels et
superficiels ;
• éviter des cycles de tassement et
soulèvement excessifs risquant
and heave which might induce
stresses in the structure
Compensation grouting has proven
itself to be extremely effective in a wide
range of soil conditions, and for a wide
range of structures of varying degrees
of stiffness and physical condition. It
is a technique which requires a total
control over the process at all stages,
including for:
• establishment of soil geotechnical
parameters
• establishment of tunnelling geometry and construction sequence
• generation of total and partial settlement control plots for each stage
of excavation
•
surface settlement prediction for
each individual structure
•
induced damage assessment for
each individual structure,
• establishment of limiting values for
settlement, slope, and deflection for
each individual structure, including
establishment of trigger values for
partial displacements, with appropriate response measures
• installation of manual and real-time
surface and structural monitoring
•
design and installation of the
borehole array and grout delivery
system
• pre-conditioning of the ground to
improve its competence in advance
of tunnelling, in order to prime the
system and ensure rapid response
from the active compensation
grouting
•
provision of adequate equipment
and personnel resource, management and control systems,
Crossrail
Critères de contrôle de tassements - Structures de surface
Settlement Control Criteria - Surface Structures
Aucun Déplacement /
No Displacement
Aucune incidence / No Issues
Tassement uniforme / Even Settlement
Aucune incidence sur la structure, mais
prendre garde pour les installations
utilitaires / No issues for structure, but
beware utilities
Limites fixées en mm ou définies par
les limites fixées pour les installations
utilitaires / Limits set in mm or defined by
limits set for utilities
Déplacement différentiel /
Differential displacement
Taux de Déflection /
Deflection ration
Risque d’être critique selon l’état de la
structure et le type de construction /
May be critical depends on condition of
structure and type of construction
Souvent beaucoup plus critique, exige
davantage d’information sur la structure /
Often much more critical, requires more
detailed information on structure
Les limites ont été définies entre 1/500 et
1/3000. La limite CRL est =1/1000 pour le
tassement, 1/2000 et 5mm max. pour le
soulèvement /
Limits have been set in range 1/500 to
1/3000. CRL limit is = 1/1000 for settlement,
1/2000 and 5mm max. for heave
La limite CRL définie à 1/2000 c.à.d. 0,5 x
tassement différentiel /
CRL limit is set at 1/2000 ie 0.5 x diff.
settlement
Figure 4 - Exigences de performance définies concernant les inclinaisons et déformations / S
pecified performance requirements for slope and deflection.
330
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
CHANTIERS/WORKSITES
de provoquer des contraintes
dans la structure
en parallèle avec les opérations
de creusement.
L’injection de compensation s’est
avérée extrêmement efficace pour
une large gamme de conditions de
sol, et pour une grande variété de
structures à degrés variables de
rigidité et de condition physique.
C’est une technique qui nécessite
un contrôle total à toutes les étapes
du processus, y compris pour :
•
l’établissement des paramètres
géotechniques du sol ;
•
l’établissement de la géométrie
du creusement de tunnel et la
séquence de construction ;
•
la création de zones- témoins
de contrôle de tassements total
et partiel pour chaque étape de
l’excavation ;
•
la prédiction du tassement de
surface pour chaque structure
individuelle ;
• la prédiction des dommages qui
pourraient être provoqués pour
chaque structure individuelle ;
• l’établissement des valeurs limite
de tassement, inclinaison et déformation pour chaque structure
individuelle, y compris l’établissement des valeurs limites pour
les déplacements, ainsi que les
mesures d’urgence appropriées ;
• l’installation de systèmes de surveillance manuels et en temps réel
de la surface et de la structure ;
• la conception et installation d’un
ensemble de forages et d’un système d’injection du coulis ;
• le pré-conditionnement du terrain
permettant d’améliorer ses capacités avant l’excavation, facilitant
l’amorçage du système et assurant une réponse rapide du coulis
d’injection de compensation ;
•
la provision adéquate d’équipements et de ressources humaines,
de systèmes de gestion et de
contrôle, de systèmes de surveillance et d’enregistrement, afin de
gérer l’injection de compensation
Le projet Crossrail représente d’importants défis pour l’entrepreneur.
Les défis techniques fondamentaux
comprennent notamment en ce qui
concerne :
•
le contrôle des tassements de
terrain pour assurer la protection
des structures et installations
importantes ;
• la mise en application des spécifications Crossrail complexes et
détaillées ;
• les structures à fondations mixtes,
de sensibilités diverses, historiques et complexes ;
• les structures prestigieuses et historiques, partie prenante influente ;
• les installations et infrastructures
datant de l’ère victorienne – 120150 ans ;
• l’impact de l’injection de compensation sur les infrastructures et
installations souterraines ;
• la gestion de différentes spécifications pour bâtiments, tunnels
LUL (London Underground Ltd),
équipements divers ;
•
l’évaluation des tassements de
terrain et des dommages potentiels ;
• l’échelle du projet et la disponibilité des ressources.
À la station de Liverpool Street, on
avait prédit un tassement total de
terrain allant jusqu’à 120mm. Les
contraintes d’accès à la surface ont
été sévères, et la décision a été prise
de construire une galerie d’injection
à une profondeur de 20 m au-dessus du niveau d’excavation du tunnel principal, depuis lequel un total
de 12.000 m de tubes d’injection
de coulis mesurant jusqu’à 70m de
longueur ont été installés horizontalement afin de couvrir toute la zone
et surtout les structures désignées
comme devant être protégées. (Voir
Figures 5, 6 et 7).
monitoring and reporting systems,
to manage active compensation
grouting in parallel with tunnelling
For Crossrail there are significant
challenges for the contractor. The core
technical challenges include • Settlement control for key structures
and utilities
• Application of complex and detailed
Crossrail specifications
• Structures with mixed foundations,
diverse sensitivity, complex structural history
•
Prestigious & historic structures,
influential stakeholders
• Victorian era utilities and infrastructure 120-150 yrs
•
Impact of compensation grouting
on underground infrastructure and
utilities
•
Management of different specifications for buildings, LUL tunnels,
utilities
• Assessment of potential settlement
and damage
•
Project scale and availability of
industry resource Picture 4.
At Liverpool Street station, total
predicted settlements of up to
120mm were predicted. The surface
access constraints were severe, and
a decision was taken to construct
a 200m long grouting gallery at a
depth of 20m, some 20m above the
main tunnel excavations, from which
a total of 12,000 m of compensation
grout injection pipes of up to 70m in
length have been installed horizontally to cover the area and structures
designated as requiring protection.
(Pictures 5, 6, and 7)
2.2 - Work Quantities
To date, a total of circa 6500m³
of grout have been injected for
settlement control, out of a predicted total of almost 8000m³ (see
below). Pre-conditioning grouting
commenced in 2012, and active
compensation grouting has been
continuing throughout the duration
of the tunnelling works, which are
nearing completion. The final and
most critical areas of tunnelling
will be excavated during 2015, and
these include to escalators rising
up from the main tunnel levels to
connect with the new and existing
station boxes at the surface.
Whitechapel
Drilling:
• 64 No. TaMs; 3214m installed
• 3,775m2 area of array
Grouting:
• P reconditioning: 66m3 of grout
injected
•
Active compensation grouting:
162m3 of grout injected
•
Grout jacking: 223m3 of grout
injected
Liverpool Street
Drilling:
• East Adit: 121 No. TaMs; 5751m
installed
• West Adit: 118 No. TaMs; 6217m
installed
• Blomfield: 48 No. TaMs; 1785m
installed
• 26,542m2 area of combined array
Grouting (to 20th February 2015):
• P reconditioning: 261m3 of grout
injected
•
Active compensation grouting:
2,335m3 of grout injected
• Grout jacking: ~5 000m3 of grout
injected
2.3 - Monitoring
Working closely with BBMV and
the Ground Engineering Team, Sol
Data has implemented a sophisticated system of instruments and
reference targets to allow, via their
GEOSCOPE WEB database, multiple
access and remote monitoring of the
movements of structures as the work
progresses. This ensures informed
decisions are made in respect of
the tunnelling and compensation
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
331
CHANTIERS/WORKSITES
Géologie / Geology
Terrain artificiel / Made ground
Dépôts de terrasse fluviale / River terrace deposits
Argile de londres / London clay
Groupe lambeth / Lambeth group
Sables thanet / Thanet sands
Figure 5 - Chantier de Finsbury Circus - emprise des forages d’injection de coulis réalisés à partir de la galerie / Finsbury Circus worksite - injection pipe coverage from grouting adit.
Figure 6 - Chantier principal de Finsbury Circus, indiquant le puits principal d’accès pour le creusement du tunnel, la galerie d’injection, la ligne de métro HCL,
la centrale de coulis SCL, et l’emprise de stockage des déblais / M
ain worksite at Finsbury Circus, indicating main access shaft for tunnelling, grouting adit,
HCL metro line, SCL batching plant, and spoil handling area / stockpile.
332
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 7 - Vue latérale de la galerie d’injection et de l’ensemble des forages ainsi que la zone de traitement du sol à Electra House / Lateral view of grout galley and borehole arrays, and ground treatment array at Electra House.
2.2 - Quantités de travaux
À ce jour, un total d’environ 6500 m3
de coulis a été injecté pour le
contrôle des affaissements, sur un
total prévu de presque 8000 m3 (voir
ci-après). Une injection de coulis de
pré-conditionnement a été initialisée
en 2012, et un coulis compensatoire
actif a été injecté tout au long de
la durée des travaux de percement
de tunnels, dont la réalisation est
presque achevée. Les zones finales
et les plus critiques du processus
de creusement seront excavées en
2015, et ces zones incluent l’ascension des escaliers mécaniques
depuis le niveau du tunnel principal
afin de connecter la nouvelle partie
de la station à l’actuelle à la surface
de la rue.
Whitechapel
Forage :
• 64 No. Tubes-à-manchettes (TaMs);
3214 m installés
• Superficie de 3,775 m2 d’injection
de coulis :
Pré-conditionnement : 66m3 de
coulis injecté
• Coulis de compensation active :
162 m3 de coulis injecté
• Coulis de soulèvement : 223 m3 de
coulis injecté
Liverpool Street
Forage :
• Sortie est: 121 No. TaMs; 5751m
installés
•
Sortie ouest : 118 No. TaMs;
6217m installés
• Blomfield : 48 No. TaMs; 1785 m
installés
• Surface traitée de 26,542 m2 tous
coulis confondus
Coulis (à mi-2015):
• Pré-conditionnement : 261 m3 de
coulis injecté
• Coulis de compensation active :
2,335 m3 de coulis injecté
• Coulis de soulèvement : environ
5 000 m3 de coulis injecté
Figure 8a, 8b - Opérations de forage et d’injection de coulis dans la galerie /
Drilling and grouting operations in the grouting adit.
Figure 9a - Puits d’accès à Finsbury Circus (notez la galerie d’injection à mi-hauteur), et 9b forage de décompression / 9 a - Access shaft at Finsbury Circus (note grout
adit at mid-depth), and 9b - depressurisation drilling.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
333
CHANTIERS/WORKSITES
2.3 - Surveillance
Grâce à sa collaboration étroite avec
les partenaires BBMV et l’équipe
d’ingénieurs géotechniciens, SolData a été en mesure de mettre
en place un système sophistiqué
d’instruments et de points de
référence permettant, via leur base
de données GEOSCOPE WEB, une
surveillance à distance et à accès
multiples des mouvements des
structures à mesure que les travaux
avancent. Cela permet de prendre
des décisions en toute connaissance
de cause concernant les travaux
de creusement et d’injections de
compensation. À ce jour, les mouvements de la ligne Hammersmith
& City ainsi que les bâtiments de la
zone de Finsbury Circus continuent
d’être bien contrôlés grâce aux
injections de compensation, toutes
les infrastructures étant maintenues
dans les limites prédéfinies de tolérance de mouvements.
Depuis plus de 30 ans, le Groupe
Bachy Soletanche a développé des
outils et logiciels de conception,
contrôle, surveillance, et analyse
concernant les travaux d’injection.
Ceux-ci commencent avec un
programme de modélisation en 3-D
des structures et installations existantes, de la géologie, de l’ensemble
des forages, et de la géométrie
des zones d’injections. D’autres
éléments de la suite de logiciels
traitent du pilotage automatique de
la pompe d’injection et de l’observation en temps réel des données
d’injection de coulis, l’établissement d’une base de données sur
laquelle des paramètres d’injection
peuvent être programmés et dont
les données d’injection peuvent
être recueillies et analysées, et une
interface graphique sur laquelle les
données d’injection peuvent être
présentées graphiquement pour une
analyse rapide et simulation par les
334
ingénieurs en charge des travaux
d’injection.
Ces programmes ne sont pas
seulement rentables au plan de la
réduction des moyens de gestion
et de contrôle sur le terrain ; ils
permettent également à l’équipe
sur place d’avoir un très haut degré
de contrôle sur les tassements dus
au creusement des tunnels ainsi
que sur les opérations de réduction
de ces tassements de terrain. Ils
apportent aussi un cadre de référence logique pour l’enregistrement
et l’analyse des mouvements structurels et fournissent la traçabilité
et la visibilité nécessaires qui sont
essentielles pour le Client, lui permettant de démontrer la qualité du
contrôle des opérations de creusement du tunnel aux tierces parties
intéressées. (Figure 10).
Au cours des 10 dernières années
Bachy Soletanche s’est consacré,
en particulier, au développement de
COGNAC, un logiciel de conception
spécifiquement configuré pour
grouting works. To date, movement
of the Hammersmith & City metro
line and the specified buildings within
Finsbury Circus continue to be well
controlled by compensation grouting;
with all structures being held within
specified tolerance.
For over 30 years Bachy Soletanche
have been developing design, control,
monitoring, and analysis tools and
software for grouting works. These
commence with a programme for 3-D
modelling of existing structures and
utilities, the geology, the borehole
array, and the injection geometry.
Other elements of the software suite
deal with the computer piloting of the
grout pump and real-time observation
of grouting data, the establishment of
an injection database where injection
parameters can be programmed and
injection data can be collected and
analysed, and a graphical interface
where injection data can be presented
graphically for rapid analysis and
simulation by the grouting engineer.
These programmes are not only cost
effective in reducing technical and
management resource on site, but
allow the site team to have a very high
degree of control of the tunnelling
induced settlements and the settlement
mitigation operations. They also provide the logical reference framework
for recording and analysing structural
movements and providing the necessary traceability and visibility which
are essential for the Client to demonstrate the control of the tunnelling
operations to third party stakeholders.
(Picture 10).
Over the past 10 years Bachy Soletanche has, in particular, been developing COGNAC, a design software
package specifically configured for
compensation grouting. This program
models each individual element of the
tunnel advance in 1m increments, and
together with the established geotechnical parameters for the soil, and the
tunnelling contractor's predictions for
the percentage of face loss, generates
a settlement contour plot for each individual tunnel advance. The settlement
contours, combined with accurate XYZ
Fenêtre sur la galerie d’injection de coulis /
Window onto grouting gallery
Ordinateur avec accès au logiciel
geoscope web (identique à surface
office) / Geoscope web computer
(identical to surface office)
Ordinateur avec accès au logiciel
spice (montrant l’injection) / Spice
computer (showing injection)
Communication par radio / Radio communications
Fiches de vérification manuelle (système de sauvegarde) /
Manual check-sheets (back-up system)
Figure 10 - Injection de coulis et poste de contrôle dans la galerie d’injection /
Grout injection and monitoring control station in the grouting adit.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Logiciel visu spice / Visuspice
CHANTIERS/WORKSITES
les injections de compensation.
Ce programme modélise chaque
élément individuel de l’avancement
du tunnel par segments de 1m, et
conjointement avec les paramètres
géotechniques définis pour le sol,
ainsi que les prévisions du pourcentage de surcoupe établies par
l’entreprise en charge du creusement du tunnel, il génère un tracé
de contours de tassement pour
chaque segment de l’avancement
du tunnel. Les contours des niveaux
de tassement, combinés avec des
coordonnées XYZ pour chacun des
points d’injection permettent aux
programmes d’injection de coulis
d’être préparés à l’avance, prêts à
être activés dès le démarrage d’un
segment. Cette méthode de prédiction permet d’injecter le coulis de
compensation le plus tôt possible,
et aide à minimiser les tassements
et, par conséquent, elle permet
de minimiser les déplacements
différentiels cycliques ainsi que les
variations de contrainte susceptibles de causer des dommages aux
structures avoisinantes. (Figure 11).
Un des éléments clés de tout projet
d’injection de compensation, étant
donné que les injections s’effectuent en parallèle avec d’autres
activités, est la coordination entre
l’entreprise en charge du creusement du tunnel, l’ingénieur responsable de la surveillance, l’entreprise
pour les travaux d’injection, le client
et autres parties intéressées. Une
réunion quotidienne est essentielle
pour s’assurer que toutes les
activités sont coordonnées et que
chaque entrepreneur connaît les
activités en cours à proximité de
son propre champ d’action de façon
à éviter des conflits entre activités
différentes, qu’ils soient d’ordre
logistique ou technique.
À chaque réunion quotidienne,
toutes les parties font un compte
Figure 11 - Représentation graphique du programme COGNAC en parallèle avec l’avancement du tunnel / G
raphical representation of COGNAC programme in parallel with tunnel advance.
rendu de leur activité au cours des
dernières 24 heures et présentent
leur programme pour les 24 heures
suivantes afin que tous puissent
donner leur accord. Pour que la
réunion puisse être menée efficacement, l’ingénieur en charge des
injections de compensation devra
résumer graphiquement ses opérations et propositions permettant
une compréhension rapide de la
situation et une appréciation des
propositions de travaux à venir.
(Figure 12).
coordinates for each of the injection
ports allows the active compensation
grouting programmes to be prepared
in advance ready to be activated upon
commencement of the tunnel element
in question. This predictive approach
enables active compensation to start
at the earliest possible moment, helps
minimise the migration of relaxation
to the surface, and consequently,
minimises the cyclical differential
displacements and stress variations
which generate damage to structures.
(Picture 11).
2.4 - Éléments clés de
l’injection de compensation
One of the key elements of any compensation grouting scheme, because
the injections are running in parallel
with other activities, is the daily meeting between the tunnelling contractor,
monitoring contractor, grouting
contractor, client, and other interested
parties. This daily meeting is essential
to ensure that all activities are coordinated and each contractor understands
what work is taking place in the vicinity
of his own operations so that clashes
between activities, whether logistical
or technical, can be avoided.
At the daily meeting all parties report
on the activity for the previous 24 hours
Lorsqu’elle est soigneusement
planifiée et exécutée, l’injection de
compensation peut être un outil
extrêmement puissant pour aider à
la réalisation de projets complexes
de tunnels dans un environnement
urbain. A plusieurs occasions où
l’injection de compensation a été utilisée, il aurait été impossible d’effectuer les travaux sans cette technique,
ou alors des moyens alternatifs
auraient été trop coûteux, rendant le
rendant le projet non rentable.
and present their programme for the
succeeding 24 hours so that approval
can be gained from all parties. In
order for the meeting to be conducted
efficiently, the compensation grouting
engineer must summarise graphically
his operations and proposals to enable
a rapid understanding of the current
situation and an appraisal of the
proposals for future work. (Picture 12).
2.4 - Key elements of
compensation grouting
Carefully planned and executed,
compensation grouting can be an
extremely powerful tool to assist in
delivering complex tunnelling projects
in an urban environment. On many
occasions where compensation grouting has been used it may have been
impossible to construct the works
without this technique, or alternative
means may have been prohibitively
expensive, making the development
non-viable.
Compensation grouting has been
carried out with success on many sites
in Europe and North America, proving
itself to be a flexible process which
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
335
CHANTIERS/WORKSITES
and concept for the works. The key
elements for delivering compensation
grouting must be planned early and
be in place before any settlement-inducing construction commences so
that the provision for compensation
grouting must be an integral part of
the overall project. The installation
and planning of compensation grouting works, the essential structural
monitoring, cannot be added in to
the project as an afterthought – there
would simply be no time or access to
implement a successful programme
once construction starts and surface
settlement begins develop.
Figure 12 - Extrait d’un programme de réunion technique quotidienne exposant en détail les travaux prévus pour les
prochaines 24 heures / Extract from daily technical meeting - detailing the work programme proposed for the following 24 hours.
336
nécessaires pour mettre en œuvre
un programme efficace une fois
le chantier de tunnel démarré et
alors que les tassements de terrain
auraient commencé à se développer
en surface.
can adapt to changes in the construction design and programme. However,
the basic provision for compensation
grouting on any project must be considered from the outset, to be included
in the global design, programming,
Figure 13 - Exemple de rapport
quotidien indiquant les injections
et les réactions en surface au cours
des dernières 24 heures /
Example of daily report indicating
injections and surface response over
the previous 24 hours.
CROSSRAIL C510 - WHITECHAPEL & LIVERPOOL STREET STATION TUNNELS
Liverpool street – conduits d’accès géotechniques / Geotechnical Adits
Rapport cumulatif / Cumul report Instrumentation de surveillance en surface et en sous-sol /
Volume injecté pour cumul : 6521.43 l
Surface & basement monitoring instrumentation
Grounted volume for Cumul: 6521.43 l
Ensemble du site / Whole site
Base de contours / Basis of contours:
Poste de nuit du 08/11/12 moins poste de nuit du 07/11/12 Volume:
Nightshift of 08/11/12 minus nightshift of 07/11/12
Coupe / Cut: 6929 l
coulis de correction /
c.à.d. médiane du 08/11/12 19:00hrs au 09/11/12 07:00hrs moins
Remplissage / Fill: 14035 l
Injection de
Légende / Key :`
i.e.
median
of
08/11/12
19:00hrs
to
09/11/12
07:00hrs
minus
Corrective Grounting
médiane
du
07/11/12
19:00hrs
au
08/11/12
07:00hrs
GJ25 - GJ27
Cumul de coulis injecté /
median of 07/11/12 19:00hrs to 08/11/12 07:00hrs cumul ground injected
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Méthode géostatique de krigeage utilisée pour établir les contours / Soulèvement maximal /
Kriging method used to establish contours
Maximum heave: 1,8mm
RP
SHR
LP LC LB
RL
Aucune mesure affichée /
No reading
Données rejetées /
Discarded data
Les valeurs positives indiquent le soulèvement /
Positive indicates heaves
Les valeurs négatives indiquent l’affaissement (mm) /
Negative indicates settlement (mm)
L’injection de compensation a été
mise en œuvre avec succès sur
un grand nombre de chantiers en
Europe et en Amérique du Nord,
s’avérant être une approche flexible
qui peut s’adapter aux changements intervenant dans les projets
et programmes de construction.
Cependant, sur tous les projets, les
dispositions principales relatives
aux injections de compensation
doivent être prises en considération
dès le départ, afin d’être inclues
dans la conception, la programmation et la conduite globale des
travaux. Afin de mener à bien un
chantier d’injection de compensation, les éléments clés doivent être
planifiés à l’avance et doivent être
en place avant que toute activité de
construction susceptible d’entraîner
des tassements de terrain ne soit
mise en œuvre, de telle sorte que
les dispositions pour les injections
de compensation fassent partie
intégrante du projet. L’installation
et la planification de ces travaux, la
surveillance de l’état des structures
ne peuvent pas être ajoutés au projet après coup : il n’y aurait simplement plus le temps ou l’accessibilité
CHANTIERS/WORKSITES
L’injection de compensation peut
s’avérer être une technique coûteuse
à mettre en œuvre, et par conséquent,
lors de la phase de planification du
projet, d’autres alternatives possibles
doivent être envisagées puis soit
rejetées soit adoptées à la place
des injections de compensation.
L’application de ce procédé et son
acceptation par le client dépendent
de la possibilité de fournir ainsi
des solutions économiques pour
le projet. À la station Whitechapel,
des méthodes alternatives ont été
employées sur certaines structures,
y compris le vérinage de colonnes
sur la structure en acier d’un parking
à plusieurs niveaux, des micropieux
sous un centre sportif scolaire, et
même aucune mesure n’a été mise
en œuvre dans le cas d’un immeuble
résidentiel pour lequel seuls des
dommages esthétiques avaient été
prédits ; la solution choisie dans le
cas de cet immeuble a été d’inclure
dans le projet les coûts des travaux
de réparation et de réfection éventuels une fois le projet achevé.
3 - Travaux complémentaires
Dans le cadre des travaux à la station
Liverpool Street, Bachy Soletanche
a également mis en œuvre un
programme intensif d’injection de
coulis d’imprégnation sur le chantier
d’Electra House, qui est situé entre
Finsbury Circus et le chantier de
Moorgate. Le but de l’imprégnation
de coulis est de consolider les dépôts
de Terrasse Fluviale qui se trouvent
directement au-dessus de l’Argile de
Londres et directement au-dessus
du tunnel du futur escalier mécanique qui sera construit par BBMV
en 2015.
Le tunnel de l’escalier mécanique
rejoindra les tunnels des voies de
Liverpool Street au nouvel espace
de vente de billets de la ligne Cross-
rail en cours de construction par
d’autres intervenants à Moorgate,
et sera en partie excavé en amont
depuis la couche d’Argile de Londres
jusqu’aux sables et graviers très
perméables de la Terrasse de Graviers. L’escalier mécanique passera
juste 2m au-dessous d’un collecteur
majeur, 4m au-dessous du sous-sol
d’un bâtiment sensible et important,
et 5m au-dessus des tunnels de la
ligne de métro Nord (« Northern
Line »). L’injection de coulis dans les
dépôts de Terrasse Fluviale est une
condition préalable au creusement
de tunnel afin d’assurer que le
futur escalier mécanique à niveau
peu profond puisse être excavé en
toute sécurité et afin de garantir
que le mouvement des structures
dans la zone d’influence du tunnel
soit maintenu dans des limites
acceptables. Au terme du processus
d’injections d’imprégnation, une
voûte-parapluie sera construite au
niveau de la couronne du futur tunnel
afin de fournir un support additionnel
pour les travaux de construction de
l’escalier mécanique. Une fois les
travaux de consolidation et de tubes
foncés achevés, l’excavation pourra
commencer avec cette protection
supplémentaire fournie par le réseau
d’injections de compensation.
(Figure 14a et 14b).
Les travaux d’injections de compensation aux stations Liverpool
Street, Whitechapel et Bond Street
ont été un véritable succès quant à
la limitation des déplacements de
surface, suffisamment pour maintenir les structures, infrastructures et
services utilitaires dans les limites de
tolérance prédéfinies, et ont permis
également la consolidation du terrain
après excavation afin d’éviter un tassement à long terme. Ce tassement
à long terme est actuellement traité
sur les bâtiments au cas par cas et
cela continuera d’être le cas dans les
mois à venir.
Compensation grouting can be an
expensive technique to implement,
and therefore at the project planning
stage other viable alternatives must
be considered in full and either
rejected, or adopted in place of,
compensation grouting. The future
application of this process and
acceptance by the client depends on
providing visible cost-effective solutions for the project. At Whitechapel
station alternative works have been
used on certain structures, including
column jacking on the steel frame of
a multi-storey car park, mini piling to
the local sports centre and school,
and even no action at all in the case of
an apartment block predicted to suffer
only light cosmetic damage. The
solution in the case of the apartment
block was to build into the project the
cost of the repair and remedial works
once project is complete.
3 - Complementary works
Within the works for Liverpool Street
station, Bachy Soletanche has also
implemented an intensive programme
of permeation grouting at the Electra
House site, which is located between
Finsbury Circus and the neighbouring
Moorgate Box site. The purpose of
the permeation grouting is to consolidate the River Terrace deposits which
lie directly above the London Clay
and directly above the future escalator
tunnel which BBMV will construct in
2015.
The escalator tunnel will connect the
Liverpool Street platform tunnels to
the new Crossrail ticket hall being
constructed by others at Moorgate,
and will in part be excavated uphill
from within the London clay and
into the highly permeable sands and
gravels of the Terrace Gravel horizon.
The escalator will pass just 2m below
a major trunk sewer, 4m below the
basement of a sensitive and important
building, and 5m above the existing
Northern line to tunnels. Grouting of
the River Terrace deposits is therefore
a prerequisite to tunnelling to ensure
the future shallow level escalator can
be mined in complete safety and to
ensure movement of structures within
the zone of influence of the tunnel
is maintained within acceptable
tolerance. On completion of the
permeation grouting a pipe arch will
be constructed above the crown of
the future tunnel to provide further
support to the escalator works. Once
the consolidation and pipe roofing
works are completed, tunnelling will
commence with the additional protection provided by the compensation
grouting array. (Pictures 14a, 14b).
The compensation grouting works at
Liverpool Street, Whitechapel, and
Bond Street station have been extremely successful in limiting surface
displacements sufficiently to maintain
structures, infrastructure, and utilities
within specified tolerances, and also
allow for post-excavation consolidation of the ground to avoid long-term
consolidation settlement. This longterm settlement is being addressed on
a building by building basis and will
continue during the coming months.
Throughout the C510 and Bond Street
works the two Joint Ventures have
received a number of commendations,
including Considerate Constructors
National Award. The judges praised
the works at C510 for displaying
the highest levels of consideration
towards the public, its workforce and
the environment through adherence
to the Scheme’s five-point Code of
Considerate Practice, namely:
• care about appearance
• respecting the community
• protecting the environment
• securing everyone’s safety
• valuing their workforce
The success of the Crossrail C510
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
337
CHANTIERS/WORKSITES
Caisson Moorgate / Moorgate box
Mur et Structure de Grue à portique /
Dwall and Crane Gantry structure
Electra House - Sous-sol de NEXT /
Electra House - NEXT Basement
Tunnels de la ligne de métro Hammersmith & City Line en service / Hamersmith
& City Line Running Tunnels
Terrain artificiel /
Made Ground
Dépôts de Terrasse Fluviale /
River Terrace Deposits
1m de bordure avec LC / 1m LC boundry
Argile de Londres/
London Clay (LC)
Collecteur de Goswell
Street / Goswell Street
Sewer
Caisson Moorgate et Electra House Réseau d’imprégnations de coulis /
Moorgate Box and Electra House Permeation Grouting Arrays
Tunnels de la ligne de métro Northern Line en service /
Northem Line Running Tunnels
Sur l’ensemble des travaux du projet
C510 et de la station Bond Street les
deux groupements d’entreprises ont
reçu un certain nombre de distinctions, dont le Prix national de l’entrepreneur pour la prévention (Considerate Constructors National Award).
Les juges ont fait l’éloge des travaux
effectués par les entreprises sur le
projet C510 pour avoir démontré un
niveau élevé de prise en compte du
public, de sa main-d’œuvre et de
l’environnement par leur adhésion
aux cinq points du Code de Bonne
Pratique du Projet, à savoir:
338
• L ’attention portée à la présentation
• Le respect pour la communauté
• La protection de l’environnement
• La sécurité à tous les niveaux
• La valorisation de la main-d’œuvre
Le succès du projet Crossrail C510
sera mesuré à l’aune de nombreux
indicateurs, mais en définitive,
la réalisation de tunnels en toute
sécurité, au niveau de qualité requis,
dans les délais et budget fixés, tout
en contrôlant et surveillant les tassements de terrain dus à l’excavation,
reste le principal objectif. t
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
project will be measured against a
wide range of indicators but ultimately completing the tunnels safely, to
the required quality, on programme
and to budget, while controlling and
managing tunnel induced settlement
from a ground engineering perspective, are the primary goals. t
Figures 14a, 14b Excavation de l’escalier
mécanique dans
Moorgate box, entre
l’égout collecteur
et la ligne de métro
Northern Line / Escalator
excavation breaking into
Moorgate box, between
trunk sewer and Northern
Line metro.
TECHNIQUE/TECHNICAL
Réflexions générales sur le comportement
et la conception des grandes cavernes
souterraines
General considerations regarding
the behaviour and design of
large underground caverns
François LAIGLE
EdF, CIH
De grandes cavernes souterraines
continuent à être creusées dans le
monde dans des massifs rocheux
et à des profondeurs souvent de
plusieurs centaines de mètres. Ces
ouvrages sont souvent associés
à des aménagements hydroélectriques, en particulier à des Stations
de Transfert d’Energie par Pompage
(STEP), qui nécessitent d’installer
pour des fonctions de pompage, le
matériel électromécanique en profondeur par rapport au niveau aval.
Mais ces grandes cavernes profondes peuvent aussi avoir d’autre
finalités, avec des fonctions de stockage et de protection militaires, ou
encore pour abriter des expérimentations scientifiques comme dans le
tunnel du Fréjus, Super-Kamiokande
au Japon [Yamatomi 1999], avec
une caverne de 40 m de portée à
1000 m de profondeur, ou encore
les cavernes du projet CERN-LHC
au début des années 2000 [Laigle
2000 ; Laigle 2001].
Par rapport à des tunnels ou galeries, ouvrages linéaires présentant
des sections transversales pouvant
se rapprocher du cercle, forme optimale dans les ouvrages souterrains, les grandes cavernes ont en
commun des caractéristiques bien
spécifiques :
• Des géométries qui ne sont que
très rarement circulaires, et qui
ne peuvent généralement pas être
qualifiées d’optimales vis-à-vis
des critères de stabilité en souterrain. Elles présentent souvent des
parements plans sur de grandes
hauteurs, ou avec occasionnellement des courbures très faibles.
•
Des dimensions généralement
décamétriques, que ce soit sur la
portée de la voûte ou sur la hauteur
de la cavité. Les portées peuvent
varier entre une dizaine et une
trentaine de mètres. Dans de rares
exceptions, elles peuvent être
beaucoup plus grandes, comme ce
fut le cas de la caverne olympique
Throughout the world, large underground caverns are still being excavated in rock formations at depths
of up to several hundred metres.
These structures are often connected
to hydroelectric developments, particularly Energy Transfer Pumping
Stations (‘Stations de Transfert d’Energie par Pompage’, STEP). Pumping operations call for electrical and
mechanical equipment to be installed
at a considerable depth compared to
the upstream level. However, large
deep-level caverns may also have
other purposes: storage, military
protection, or the accommodation of
scientific experiments, as in the Fréjus
tunnel, Super-Kamiokande in Japan
[Yamatomi 1999] (with a 40 m-span
at a depth of 1000 m), or the CERNLHC project caverns of the early 2000s
[Laigle 2000; Laigle 2001].
Tunnels and galleries are linear structures with near-circular cross-sections
that are ideal for underground works.
By contrast, large caverns present a
number of high specific characteristics:
• Their geometry is seldom circular,
and cannot generally be described
as optimum in terms of underground stability criteria. They often
feature linings rising to a great
height that are flat, or sometimes
only very slightly curved.
• The relevant dimensions are usually
in the tens of metres, be it the span
of the roof or the height of the cavity.
Spans may vary from 10 m up to 30
m. In some rare instances, they may
be larger still, for instance the Olympic cavern in Gjovik, Norway, with a
span of 61 m.
•They are often located at considerable depths, ranging from tens to
hundreds of metres – most of them,
fortunately, in high-quality rock formations.
• In the light of their dimensions and
geometry, it is very rare for them
to be able to have rigid support
or lining structures such as arch
profiles or concrete coatings. As a
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
339
TECHNIQUE/TECHNICAL
de Gjovik en Norvège, avec une
portée de 61 m.
• Elles sont souvent localisées à de
fortes profondeurs, de quelques
dizaines à quelques centaines de
mètres, heureusement, dans leur
grande majorité, dans des massifs
rocheux de bonne qualité.
• Compte tenu de leurs géométrie et
dimensions, elles ne peuvent que
très rarement être soutenues par
des structures de soutènement ou
de revêtements rigides (cintres,
revêtements en béton). Ceci impose souvent l’utilisation de soutènements légers, ce qui revient
implicitement à compter sur le
massif rocheux pour assurer sa
propre stabilité.
• Il existe de nombreuses connections
entres les cavernes et les galeries
adjacentes d’accès, d’amenée,
d’évacuation, générant de nombreuses intersections d’ouvrages
de dimensions très différentes.
•
Elles nécessitent des méthodes
de creusement en section divisée,
avec des phasages d’excavation
souvent complexes, basés à la fois
sur une recherche d’optimisation
des méthodes et cadences, mais
aussi sur des considérations géotechniques relatives aux conditions de stabilité des ouvrages en
phase provisoire.
•
Ce sont des ouvrages qui ne
sont généralement pas très longs
(quel­ques centaines de mètres), et
donc moins sujets à des variations
et hétérogénéités de la géologie.
Ces quelques caractéristiques mon­
trent que les grandes cavernes sont
des ouvrages à part entière dans le
monde des travaux souterrains, et
qu’elles doivent être conçues selon
des critères spécifiques pouvant
s’écarter de ceux retenus pour les
ouvrages linéaires.
Cet article a pour vocation de présenter quelques réflexions sur la
conception de ces cavernes, en par-
340
ticulier de rappeler quelques grands
principes à intégrer dans le cadre
des études de tels ouvrages, et de
présenter les approches de dimensionnement les plus usuelles. Ces
propos seront illustrés par quelques
études récentes menées par EDF
dans le cadre du développement de
nouveaux projets EDF, mais aussi
dans le cadre de prestations d’assistance pour d’autres Maitres d’Ouvrages à l’international, concernant
des cavernes en cours de creusement ou en projet.
Expérience des grandes
cavernes hydroélectriques
à EDF
EDF exploite aujourd’hui environ
37 aménagements présentant des
cavernes souterraines abritant des
turbines ou turbines-pompes, sous
des charges hydrauliques variant
d’une cinquantaine de mètres à
1200 m pour l’usine de la Bathie.
Ces ouvrages ont été creusés dans
des faciès géologiques variés, depuis des milieux cristallins de type
granites ou amphibolites, jusqu’à
des configurations moins favorables
comme des marnes ou des schistes
houillers.
Figure 1 - Coupe de la caverne du Sautet /
Sautet cavern (cross-section) - France.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
result, lightweight supports are often
called for, the implication being a
dependency on the rock formation to
provide its own stability.
• There are many connections between
caverns and adjacent access, supply,
and discharge galleries, resulting
in a large number of intersections
between structures of highly different
dimensions.
• These call for split-section excavation methods, with excavation phasing that is often complex, based
both on the search for the best possible methods and rates of progress,
and on geotechnical considerations
relating to the stability of structures
during the temporary phase.
•
Such structures are not usually
very long (typically several hundred
metres) and therefore less subject to
geological variations and diversity.
This brief overview of characteristics
shows that in the world of underground
works, large caverns are structures in
their own right, and that they must be
designed according to specific criteria
that may be very different from those
adopted for linear structures.
This article is designed to present some
thoughts on the design of these caverns
and in particular to review a number of
broad principles to be incorporated in
the design of such structures, as well
as presenting the most widely used
design approaches. It is illustrated by
a number of recent studies conducted
by EDF in the development of new
EDF projects, and others forming part
of consultancy work for other international Clients, for caverns that are
currently projected or being excavated.
Experience from large
hydroelectric caverns
for EDF
At present, EDF operates some 37
structures involving underground
caverns housing turbines or pump
turbines, subject to hydraulic loads
ranging from some 50 m to 1200 m for
the La Bathie power station in Savoie.
These structures have been excavated
in a variety of geological facies, ranging
from granite or amphibolite crystalline
environments through to much less
favourable configurations involving
marl or coal shale.
These caverns have spans ranging
from 10-25 m (in the case of the Montézic cavern), with the exception of the
Sautet power station (figure 1), which
has a width of 36.5 m, but a height of
only 25 m, giving it a geometry similar
to that of a metro station. The oldest
Figure 2 - Coupe de la caverne de Brommat I /
Brommat I cavern (cross-section) - France.
TECHNIQUE/TECHNICAL
Ces cavernes ont des portées variant
d’une dizaine de mètres jusqu’à
25 m, dans le cas de la caverne de
Montézic, si on fait exception de
l’usine du Sautet (figure 1) qui a une
largeur de 36,5 m, mais une hauteur de seulement 25 m, ce qui lui
confère une géométrie proche d’une
station de métro. La plus vieille caverne est celle de Brommat I (figure
2), creusée en 1933 dans des granites, d’une largeur de plus de 21 m.
La plupart de ces cavernes, creu-
stabilité définitive sur la base d’un
système de boulonnage et de béton
projeté.
cavern is Brommat I (figure 2), excavated in 1933 in granite, with a width
of over 21 m.
Les cavernes actuellement en cours
de réalisation dans le cadre d’un
projet sous Maitrise d’Ouvrage EDF
sont celles de l’aménagement de
Romanche-Gavet. Les excavations
des 2 cavernes sont en cours de finalisation, avec une portée de 19m
pour la caverne abritant les turbines
et de 15 m pour celle abritant les
Most of these caverns, excavated in
good-quality formations, have been
constructed using side walls with little
support, but very often with lightly reinforced concrete arch linings, designed
to take on the vertical loads and spread
them to the roof supports. One such
example is the Sisteron cavern (figures
3 and 4) excavated in the mid-1970s in
To date, only the Montézic cavern
(Aveyron) (figures 5 and 6), completed
in the early 1980s, does not have any
roof lining; studies were undertaken
to have the best possible geometry
in order to ensure definitive stability
on the basis of a system of bolts and
sprayed concrete.
There are caverns currently under
construction with EDF as Client for
the Romanche-Gavet development in
Isère. Excavation of the two caverns is
Figure 4 - Photo du
creusement de la
caverne de Sisteron /
Photo taken during
excavation of the
Sisteron cavern - France.
Figure 3 - Coupe type de la caverne usine de Sisteron /
Sisteron power plant cavern: typical cross-section - France.
sées dans des massifs de bonne
qualité, a été réalisée avec des
longpans faiblement soutenus mais
présentent très souvent un revêtement en voûte en béton faiblement
armé, conçu pour reprendre les
charges verticales en les reportant vers les appuis de voûte. Un
exemple est la caverne de Sisteron
(figures 3 et 4), creusée au milieu
des années 70 dans un massif marneux, pour laquelle seul un soutènement par boulons, béton projeté et
quelques tirants précontraints avait
été installés en longpans.
Jusqu’à présent, seule la caverne de
Montézic (figures 5 et 6), réalisée au
début des années 80, ne présentait
pas de revêtement en voûte et une
recherche d’optimisation de la géométrie a été faite afin d’assurer sa
Figure 5 - Vue de la caverne
de Montézic /View of the
Montézic cavern - France.
transformateurs. Ces 2 ouvrages
sont excavés dans un massif d’amphibolite, présentant de bonnes
caractéristiques mécaniques, et la
stabilité de l’ouvrage est assurée
par un système de soutènement
définitif composé de boulons et de
béton projeté.
Figure 6 - Coupe type de
la caverne de Montézic /
M
ontézic cavern: typical
cross-section - France.
a marly formation, for which the only
support was bolts, sprayed concrete
and some prestressed anchors installed on the side walls.
currently being finalised: the caverns
housing the turbines and transformers
have spans of 19 m and 15 m respectively. These two structures are being
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
341
TECHNIQUE/TECHNICAL
Cette expérience acquise a été et
est mise au service d’autres Maitres
d’Ouvrages à l’International, pour
le développement de nouvelles
installations souterraines. A la fin
des années 90, EDF a été chargé
en partenariat avec le bureau britannique Knigh-Piesold des études
et de la maitrise d’œuvre complète
pour la réalisation des ouvrages du
lot 1 du projet CERN-LHC. Il s’agissait de concevoir les structures souterraines des futures installations
destinées à la détection du bozon
de Higgs. Les excavations les plus
grandes consistaient en 2 cavernes
imbriquées, de portées respectives
22 m et 34 m. Ces ouvrages étaient
creusés dans la molasse du bassin
Genevoix, à une centaine de mètres
de profondeur, dans des terrains
relativement hétérogènes, présentant des horizons argilo-marneux
ayant de faibles caractéristiques
mécaniques, sensibles aux phénomènes de comportement différé et
de gonflement. Les grandes dimensions, la géométrie des ouvrages
et leurs proximités, le tout associé
à un état des contraintes initiales
défavorable, ont conduit à mettre en
œuvre pour les soutènements une
conception basée sur la Nouvelle
Figure 7 - Vue de la caverne principale de Gavet en cours de creusement / View of the main Gavet cavern during excavation - France.
Méthode Autrichienne (NATM) particulièrement bien adaptée dans ce
contexte des grandes cavernes. Le
soutènement, uniquement composé
de l’association de 20cm de béton
projeté et d’un système de boulonnage passif à ancrage réparti, a
donné entière satisfaction.
Données statistiques sur les
cavernes hydroélectriques
Experience gained in this manner has
been made available to other international Clients for the development of
new underground installations. In the
late 1990s, EDF was tasked, along with
« International Water Power & Dam
Construction » a présenté en 2009
une synthèse des cavernes souterraines existantes ou en construc-
Figure 8 - Vue du creusement de la caverne UX15 du projet CERN-LHC / View of the excavation of CERN-LHC project cavern UX15 - Genève - Suisse.
342
excavated in an amphibolite formation
with good mechanical characteristics;
stability of the structure is by means of
a definitive support consisting of bolts
and sprayed concrete.
design firm Knight-Piesold, with complete project management and design
work to build the CERN-LHC Workpackage 1 structures. This involved
designing the underground structures
for the facilities designed to detect the
Higgs boson. The largest excavations
involved 2 interlocking caverns, with
spans of 22 m and 34 m respectively.
These structures were excavated in
Geneva Basin Molasse at a depth
of some 100 m, in relatively diverse
soil featuring clay/marl horizons with
poor mechanical characteristics and
high sensitivity to delayed behaviour
and swelling. The large dimensions
of the structures, their geometry and
proximity, and the initial unfavourable
stress conditions, led to a concept
based on the New Austrian Tunnelling Method (NATM) for the supports,
particularly suited to this context of
large caverns. The support, consisting solely of a combination of 20 cm
sprayed concrete and a system of passive bolting with distributed anchors,
has proved wholly satisfactory.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Figure 9 - Vue du creusement de la caverne USA15 du projet CERNLHC / View of the excavation of CERN-LHC project cavern USA15
- Genève - Suisse.
Profondeur (m) / Depth (m)
tion, dans plus de 75 pays. Au total,
800 cavernes sont recensées. Une
brève analyse de cette base de données montre que :
• Indépendamment du type de machine installée, la portée des cavernes évolue avec la puissance
unitaire, comme l’illustre la figure
10. Ainsi, pour des groupes de 100
à 200 MW, la largeur moyenne des
cavernes est de 20 à 22m.
• Sur 800 cavernes, seules 26, soit
moins de 4%, ont une portée supérieure ou égale à 30 m. Parmi
ces ouvrages, il convient de citer
la caverne des groupes du projet
de Nant de Drance (figure 11), en
Suisse, dont la construction s’est
terminée récemment, et qui atteint 32m de portée à son maximum, à plus de 600m de profondeur [Balmer 2013].
• La plus grande caverne hydroélectrique recensée a une portée
de 35 m. Il s’agit de l’aménagement de Cirata, en Indonésie,
construit en 1985. Cette caverne
est réalisée dans des roches basaltiques, à une profondeur de
l’ordre de 100 m.
•
La profondeur moyenne de ces
cavernes sous le terrain naturel
varie entre quelques dizaines de
mètres et 700m environ (figure
11). Il n’apparaît pas de tendance
marquée entre la largeur des
Largeur caverne m / Cavern width
TECHNIQUE/TECHNICAL
Figure 10 - Evolution de la
largeur de la caverne en
fonction de la puissance
unitaire / Cavern width vs.
unit power.
Données mondiales / Worldwide data
Cavernes EDF / EDF caverns
Enreg. (données mondiales) / Log. (worldwide data)
Puissance unitaire groupe MW / Generator unit power, MW
ouvrages et leur profondeur, car
de nombreux paramètres entrent
en compte, et en particulier le
contexte géologique. Mais on
constate que pour des profondeurs dépassant 500m, les portées se limitent généralement à
une vingtaine de mètres. Là aussi,
le projet de Nant de Drance apparaît comme exceptionnel pour ces
ouvrages souterrains, puisqu’il
s’agit d’une des rares cavernes
de plus de 30m de portée, localisée à une telle profondeur. La plus
profonde, avec une dimension similaire, est celle de Kannagawa,
au Japon, creusée dans des rhyolites, d’une portée de 33 m, située
à une profondeur de 500 m.
Tehri (India)
(NTPC)
Statistical data on
hydroelectric caverns
In 2009, “International Water Power
& Dam Construction” presented an
overview of all existing underground
caverns and those under construction, in over 75 countries. In all, 800
caverns are listed. A brief analysis of
this database reveals the following:
•
Independently of the type of
machinery installed, cavern span
increases with unit power, as shown
in figure 10. For 100-200 MW generators, the average width is 20-22 m.
• Only 26 of the 800 caverns – less
than 4% – have spans greater or
equal to 30 m. These structures
include the generator cavern for the
Nant de Drance project (figure 11),
Switzerland, for which construction was recently completed, with a
maximum span of 32 m at a depth of
over 600 m [Balmer 2013].
•
The largest hydroelectric cavern
listed has a span of 35 m: the Cirata
development, in Indonesia, built in
1985. This cavern was constructed
in basalt, at a depth of some 100 m.
• The average depth of these caverns
beneath natural ground varies
between a few tens of metres and
some 700 m (figure 11). There does
not seem to be any marked correlation between the width of structures
and their depth; a large number of
parameters are involved, in particular the geological context. However,
Nant de Drance (CH)
(Nant de Drance SA)
Portée (m) / Span (m)
Figure 11 - Evolution de la largeur de la caverne en fonction de la profondeur /
Cavern width vs. depth.
Figure 12 - Vue de la caverne de Nant de Drance en cours de creusement / View of the Nant de Drance cavern during excavation - Suisse.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
343
TECHNIQUE/TECHNICAL
Deux cavernes, n’apparaissant pas
sur ce graphe, ont une profondeur
de 1500 et 1600 m. Il s’agit des cavernes de Tyin2 (Norvège) et d’Ardal
(Suède), donc très probablement
excavées dans des massifs rocheux
de très bonne qualité. Ainsi, des
cavernes hydroélectriques peuvent
effectivement être réalisées à très
forte profondeur, mais leur faisabilité dépend en premier lieu de la
nature de la roche encaissante.
Les deux ouvrages cités précédemment sont creusés dans des roches
compétentes. Est actuellement en
cours d’excavation la caverne de
Tehri, dans le nord de l’Inde, qui atteint 26 m de portée, sous 500 m de
profondeur, dans un massif de phyllithes présentant des caractéristiques
mécaniques fortement anisotropes.
Sur le plan géologique et géotechnique, la plupart de ces ouvrages
sont excavés dans des massifs
rocheux qualifiés de « moyens » à
« bons », avec des indices Q-NGI variant en moyenne entre 0.7 et 5, et
RMR de l’ordre de 40 à 60. De telles
caractéristiques permettent généralement d’envisager des soutènements relativement souples, basés
sur l’association d’un boulonnage et
d’un béton projeté.
Seules quelques cavernes hydroélectriques ont été creusées dans
des roches de très mauvaise qualité. Ce fut le cas pour EDF lors de
la construction de l’aménagement
de la Saussaz. Cet ouvrage fut excavé en 1973 dans un massif de
schiste houiller du Briançonnais,
avec une largeur de 17m sous
200 m de couverture. Cet ouvrage
présenta rapidement, dés le début
des excavations, des convergences
importantes, nécessitant la mise en
œuvre de revêtements en béton très
épais, des butons entre parements,
et un phasage de creusement très
lent et complexe.
344
Géométrie des cavernes
hydroélectriques
Sauf spécifications bien particulières liée à leur destination, les
cavernes souterraines présentent
généralement des géométries élancées, adaptées dans le cas des
ouvrages hydroélectriques au matériel électromécanique installé.
Ceci leur confère souvent des géométries allongées dans la direction
verticale, avec des longpans plans
et de grandes hauteurs (plusieurs
dizaines de mètres en phase d’excavation).
La géométrie et les dimensions de
ces longpans sont défavorables
vis-à-vis des conditions de stabilité
de l’ouvrage. Zone décomprimée,
ces grands piédroits sont exposés
à un risque d’instabilité de dièdres
potentiellement de grande taille.
Exposés au champ des contraintes
horizontales, souvent plus élevées
que les contraintes verticales, ces
grands parements induisent des
reports de charge en voûte et en
radier. Si ces concentrations de
contraintes peuvent parfois nécessiter un soutènement localisé du
radier [Laigle 2001], il est souvent
délicat de venir renforcer les soutènements de la voûte s’il s’avère
que l’impact de ces contraintes
dans le massif a été mal évalué. Ce
sont enfin des zones où une « théorique » zone « plastifiée » s’étendra
profondément dans le massif, étant
associée à des convergences plus
importantes qu’en voûte.
Considérer de telles géométries a
essentiellement pour but une recherche de limitation des volumes
d’excavation, mais ne correspond
pas à une optimisation de la forme
vis-à-vis de critères géomécaniques. Relativement à ces considérations, il est alors préférable de
chercher à arrondir la forme de la
section transversale, en donnant
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
for depths in excess of 500 m, spans
generally do not exceed 20 m or so.
Here too, the Nant de Drance project
appears as being exceptional for
this type of underground structure,
being one of the rare caverns with
a span of over 30 m to be located
at such a depth. The deepest, with
similar dimensions, is that at Kannagawa, Japan, excavated in rhyolite, with a span of 33 m and located
at a depth of 500 m.
Two caverns not shown on this graph
have a depth of 1500 and 1600 m
respectively. They are the Tyin2
cavern (Norway) and Ardal (Sweden),
meaning that they are most probably
excavated in very high-quality rock
formations. It follows that hydroelectric caverns may indeed be built at
very great depths, but their feasibility
depends first and foremost on the
nature of the surrounding rock.
The two structures mentioned above
have been excavated in competent
rock. By contrast, the Tehri cavern in
northern India, with a span of 26 m and
a depth of 500 m, is being excavated
in a phyllith formation featuring highly
anisotropic mechanical characteristics.
In geological and geotechnical terms,
most of the structures are excavated
in rock formations classified as “average” to “good”, with NGI-Q indexes
ranging on average between 0.7 and
5, and an RMR rating of between 40
and 60. Such characteristics mean that
relatively flexible support can generally be used, based on a combination
of bolting and sprayed concrete.
Only a very few hydroelectric caverns
have been excavated in very poor
quality rock. One such example is the
construction of La Saussaz for EDF.
This structure was excavated in 1973
in Briançonnais coal shale (Savoie),
with a width of 17 m beneath a 200
m overburden. Right from the start of
excavation work, this structure featured major convergence, requiring
the use of very thick concrete linings,
stays between linings, and extremely
slow and complex excavation phasing.
The geometry of
hydroelectric caverns
Except in the case of a particular specifications relating to their purpose,
underground caverns generally feature
tall, slim geometry, appropriate for the
electrical and mechanical equipment
installed in hydroelectric structures.
This often results in a predominantly
vertical structure, with flat side walls
and considerable heights (several tens
of metres during excavation).
The geometry and dimensions of these
side walls are unfavourable in terms of
structural stability. In areas of stress
release, these large side walls are
exposed to the risk of potentially large
and unstable rock wedges. Exposed
to the horizontal stress field, with
stresses often greater than the vertical
stresses, these large linings entail load
distribution to the roof and floor. This
concentration of stress may sometimes require local support for the floor
[Laigle 2001], but it is often difficult to
reinforce the roof supports if it is found
that the impact of this stress in the
formation has been poorly evaluated.
These are also areas in which a “theoretical”, “plastified” zone will extend to
a considerable depth in the formation,
combined with greater convergence
values than the roof.
The main purpose of envisaging this
type of geometry is to minimise excavation quantities, but this does not
necessarily result in the ideal shape in
terms of geo-mechanical criteria. As far
as these considerations go, it is preferable to attempt to round the shape of
the transverse cross-section, making
the side walls, and even the end-walls,
concave. This is what was done in the
main cavern at Nant de Drance, with
the advantage that this minimised
disruption in the stress field, reduced
TECHNIQUE/TECHNICAL
Figure 13 - Section de la caverne de Kops II
(http://www.jaegerbau.com) / P art of the Kops II cavern
- Autriche.
une concavité aux longpans, voire
aux tympans. C’est ce qui a été réalisé pour la caverne principale de
Nant de Drance, avec comme avantage de limiter la perturbation du
champ des contraintes, de réduire
les concentrations locales de ces
dernières, et de limiter les volumes
des dièdres potentiellement instables. Choisir une telle géométrie
a bien entendu un impact sur les
coûts, mais aussi sur la conception
interne du génie civil et des équipements de l’ouvrage.
Si cette évolution dans la forme
transversale des cavernes améliore évidemment les conditions de
stabilité des ouvrages, il faut aussi
relativiser sa nécessité dans de très
nombreuses configurations, pour
lesquelles des longpans verticaux
restent une solution acceptable,
limitant les volumes d’excavation
et nécessitant des soutènements
similaires ou très légèrement majorés. Ces géométries sont à réserver à des ouvrages excavés dans
des milieux présentant des faibles
caractéristiques mécaniques, po-
Figure 14 - Section de la caverne de Nant de Drance
[Seingre 2011] / Cross-section of the Nant de Drance cavern
- Suisse.
tentiellement convergents, ou alors
exceptionnels relativement au critère “Profondeur⊗Résistance⊗Dimensions”.
Pathologies et mécanismes
d’effondrement
Classiquement, comme tous les
ouvrages souterrains creusés dans
des massifs rocheux, les mécanismes de ruine potentiels associés
au comportement géomécanique du
milieu, sont pilotés soit par la rhéologie du massif alors assimilé à un
milieu continu (ou continu « équivalent »), soit par la structuration du
massif, en considérant alors le milieu comme discontinu et présentant
un comportement discret.
Identifier quel est le mode prépondérant de comportement de l’ouvrage en phase d’excavation est
une étape indispensable de l’analyse, car cela conditionne bien sûr
les méthodes de calcul, mais aussi
et surtout le type de soutènement
qui sera mis en œuvre, sa justifica-
local concentrations of stress, and
also minimised the size of potentially
unstable rock wedges. Of course this
choice of geometry had an impact on
costs, as well as on the internal design
of the structure’s civil engineering and
equipment.
While this change to the transverse
shape of caverns clearly improves the
stability of the structures, it should
be borne in mind that it is not strictly
necessary in a great many configurations, in which vertical side walls are
still an acceptable solution, minimising
excavation quantities and calling for
similar or only very slightly increased
supports. This type of geometry should
be used for structures excavated in
potentially convergent environments
presenting poor mechanical characteristics, or ones that are exceptional in
terms of the “depth- strength-dimensions” criterion.
Pathologies and collapse
mechanisms
Typically, as for all underground struc-
tures excavated in rock formations, the
potential collapse mechanisms relating
to the geo-mechanical behaviour of the
environment are governed either by the
rheology of the formation, considered
as a continuous medium (or ‘equivalent’ continuous), or by the structure
of the formation, with the environment
considered as discontinuous and exhibiting discrete behaviour.
Identifying which is the predominant
mode of behaviour of the structure
during excavation is a vital stage in
analysis: naturally, this determines
design methods, but also and more
particularly the type of support to be
used, design calculations, observation
criteria, and the conditions and phasing
for excavation; in short, the general
design of the structure for its construction phase.
AFTES Working Group GT30 [AFTES
2011] has proposed a summary chart
that offers an initial estimate of the probable mode of behaviour, on the basis
of two criteria:
• The first criterion is geometrical, corresponding to the ratio Db/D: this is
the ratio of the average dimensions
of the blocks making up a rock formation Db to the principal dimension
of the excavation D.
• A second, related criterion is the ratio
σc/σmax, the ratio between the ground
unconfined compressive strength
(either the strength of the rock matrix
σci, or the strength of the rock mass
σcm) and the maximum initial stress
in place σmax.
It can be seen that depending on the
configuration encountered, essentially,
three degradation mechanisms may
develop, for each of which design calculations for the mode and dimensions
of the support must be performed:
• A discrete mechanism relating to
block instability, governed by the
structure of the rock formation and
existing families of discontinuity:
this is generally encountered in the
case of large caverns, often exca-
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
345
TECHNIQUE/TECHNICAL
Eboulement /
Subsiding
Mécanisme de cisaillement /
Shear mechanism
Mécanisme de cisaillement /
Shear mechanism
Discontinu / Discontinuities
Mécanisme d’extension /
Tensile mechanism
Faible écaillage (6) / Small spalling
Comportement fragile (6) /
Fragile behaviour
Ecaillage important (6) / Large spalling
Mécanisme de blocs /
Block mechanism
Absence de mécanisme de rupture /
No failure mechanism
Continu /
Continuities
σci
Convergences très importantes radialement et au front (7)
Major convergence radially and at the face
Convergences importantes et (7) / Major convergence
Comportement convergent /
Convergent behaviour
Matrice rocheuse / Rock matrix: σci &
Caractéristiques des discontinuités /
Characteristics of discontinuities: JRC, JCS,…
346
Comportement poussant
Mécanisme de
cisaillement /
Squeezing ground
Shear mechanism
σcm
____
σ0
Continu équivalent /
Equivalent continuity
σcm
tion, les critères d’auscultation, les
conditions et le phasage d’excavation… donc finalement la conception générale de l’ouvrage en phase
de construction.
Le Groupe de Travail GT30 de
l’AFTES [AFTES 2011] a proposé
un graphe synthétique permettant
d’avoir une première estimation du
mode probable de comportement,
sur la base de 2 critères :
• Un premier critère géométrique,
correspondant au rapport Db/D,
entre la dimension moyenne des
blocs composant la masse rocheuse Db et la dimension principale de l’excavation D.
•
Un deuxième critère correspondant au rapport σc/σmax, entre la
résistance en compression simple
caractéristique du massif (soit la
résistance de la matrice rocheuse
σci , soit la résistance de la masse
rocheuse σcm ) et la contrainte initiale maximale en place σmax.
Ainsi, en fonction de la configuration
rencontrée, 3 mécanismes de dégradation peuvent, de façon relativement schématique, se développer
et vis-à-vis desquels il faudra justifier le mode et le dimensionnement
du soutènement :
• Un mécanisme discret d’instabilité des blocs, piloté par la structuration du massif rocheux et les
familles de discontinuités existantes, qui est celui généralement
rencontré dans le cas des grandes
cavernes souvent creusées dans
des massifs de bonne qualité. Il
faudra alors reconnaitre les familles principales de discontinuités, et identifier les volumes potentiellement instables.
• Un mécanisme, souvent plutôt localisé, de rupture fragile par écaillage, qui se développe dans des
massifs peu fracturés, une matrice rocheuse rigide et résistante,
et des contraintes relativement
élevées. Ce mécanisme de dégra-
Dt
Dimension de l’excavation / Excavation dimension
CF = ______________________________________________ = ___
Dimension moyenne des blocs / Average block dimensions
Db
Indice de compétence du massif rocheux :
Strength index of the rock mass
σci
Indice de compétence de la matrice rocheuse : ____
σ0
Strength index of the rock matrix
Figure 15 - Graphe provisoire établi par le GT30 de l’AFTES pour aider à l’identification des mécanismes probables
de dégradation / Provisional chart drawn up by AFTES WG30 to help identify probable degradation mechanisms.
dation est alors essentiellement
régi par la rhéologie de la matrice
rocheuse et l’état des contraintes
régnant à proximité de l’ouvrage.
Cette dégradation de surface va
essentiellement se localiser au
niveau des appuis de voûte ou en
clé de voûte, zones de concentration des contraintes orthoradiales.
Ce type de mécanisme se développera généralement, d’après
Diederich [Diederich 2010], pour
des indices GSI supérieurs à 65
environ, des indices de fragilité assimilables au paramètre
mi du critère de Hoek et Brown
supérieurs à 20, et dès que les
contraintes de compression dépassent environ 40 % de la résistance en compression simple.
• Un mécanisme associé à une
déformation généralisée du massif, se traduisant par des convergences plus ou moins importantes.
Contrairement au mécanisme précédent qui était initié et régi par
le développement de fissures, ce
comportement est associé à un
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
vated in good-quality formations. In
such cases, the main families of discontinuity must be surveyed, and the
potentially unstable areas identified.
•
A mechanism of fragile failure
through spalling (often more localised): this often develops in slightly
fractured formations with a strong,
rigid rock matrix, and relatively high
stresses. This type of degradation
mechanism is governed mainly by
the rheology of the rock matrix and
the predominant levels of stress
adjacent to the structure. This surface degradation will be located
mainly at the roof supports or at
the crown itself, where ortho-radial
stress is concentrated. According
to Diederichs [Diederichs 2010],
this type of mechanism will generally develop if the GSI index is
greater than approximately 65, fragility index ratings equivalent to the
Hoek-Brown criterion ‘mi’ parameter
are in excess of 20, and if the compression stresses exceed standard
compression strength by any more
than around 40%.
• A mechanism associated with
widespread deformation of the formation, resulting in varying degrees
of convergence. Contrary to the
preceding mechanism, which is
initiated and governed by the development of cracks, this behaviour
is associated with plastic, and thus
shear, deformation. This behaviour
may be found in grounds with poor
mechanical characteristics, subject
to relatively high stress, and often
in fairly anisotropic rock. If convergence becomes excessive, the feasibility of the cavern may be called
into question.
It follows that design must take into
account the mechanism(s) liable to be
activated, and use appropriate design
calculation methods.
Design calculation methods
The approach to the design and
dimensioning of support for caverns
follows on from identification of poten-
TECHNIQUE/TECHNICAL
C’est donc en fonction du ou des
mécanismes susceptibles d’être activités que la conception devra être
menée, selon une méthodologie de
calcul adéquate.
Méthodes de calcul
De l’identification des mécanismes
de ruine potentiels découle la démarche de conception et de dimensionnement du soutènement des
cavernes. Il est bien évident que le
choix des outils de calcul, de la méthodologie d’interprétation, et des
critères de conception, dépendra du
type de phénomène vis-à-vis duquel
le projeteur devra se protéger.
Les outils de calcul peuvent être regroupés en 3 catégories rattachées
à différents stades d’avancement
du projet et/ou à la nature du comportement attendu. La démarche et
les outils d’analyse décrits par la
suite correspondent à la méthodologie utilisée par EDF/CIH dans les
récentes études qui ont été menées
sur des projets de cavernes.
Approches préliminaires
En premier lieu, et cela parait aujourd’hui indispensable, il convient
de mettre en œuvre des approches
empiriques basées sur le Retour
d’Expérience et largement partagées par la profession au niveau
international. Il s’agit en particulier
d’appliquer l’approche de Barton, en
ayant estimé une plage probable de
valeur de l’indice Q-NGI. Ces valeurs
doivent être estimées a minima à
partir des relevées de sondages,
mais aussi recoupées avec toutes
les informations disponibles issues
d’autres méthodes d’investigations
(mesures géophysiques, essais
d’eau,…).
A partir de cette approche, il est
ainsi possible de fournir un avis sur
la faisabilité de la caverne et sur
la nature probable des structures
de soutènement. Le retour d’expérience montre, en première approximation, que pour des valeurs
de Q-NGI proches de 1, la faisabilité
d’une caverne est envisageable sur
la base d’un soutènement composé
de boulons et de béton projeté.
En deçà de cette valeur unitaire,
d’autres approches calculatoires
basées sur des modélisations numériques (modélisations numériques continues ou discontinues)
doivent être envisagées pour justifier la conception envisagée.
Pour illustrer ce retour d’expérience
et dans le cadre d’analyses préliminaires, un graphe est proposé dans
cet article permettant de donner un
tial collapse mechanisms. Clearly, the
selection of design calculation tools,
interpretation methods and design criteria will depend on the type of phenomenon the project designer is seeking
to protect against.
Design calculation tools may be classified into three categories relating
to various stages of progress of the
project and/or the expected type of
behaviour. The approach and analysis tools described below correspond
to the method used by EDF/CIH in
recent studies undertaken for cavern
projects.
Preliminary approaches
Firstly – and now recognised as
vitally – empirical approaches based
on Experience Feedback, widely
shared by the profession internationally, should be implemented. In
particular, the NGI-Q approach should
be applied, once a probable range
for the value of the NGI-Q index has
been estimated. As a minimum, these
values must be estimated on the basis
of survey measurements, but should
also be compared with all available
information from other investigation
Faisabilité très probable /
Feasibility confirmed
methods (geophysical measurements,
water tests, etc.).
This approach can be used to formulate an opinion on the feasibility of the
cavern and the probable type of support structures to be used. Experience
feedback shows, as a first approximation, that for NGI-Q values close to 1,
a cavern may be feasibly envisaged
on the basis of support consisting of
bolts and sprayed concrete. Below this
value, other design approaches based
on numerical modelling (continuous
or discrete) should be considered as a
means of providing proper support for
the envisaged design.
To illustrate this experience feedback,
more particularly for preliminary
analysis, this article features a chart
allowing an initial opinion on the most
probable mode of pathology and the
feasibility of the cavern to be formulated, on the basis of its depth and the
probable NGI-Q index. One parameter with an impact on the position of
thresholds is the standard compression strength of the rock matrix, on a
small scale. Depending on this value,
two or three of the mechanisms identified above may be initiated.
Critère de rupture fragile /
Risk of spalling or local fragile failure
Risque d’écaillage localisé au delà de ce seuil /
Risk of local spalling beyond this threshold
Q Barton index (m)
comportement plastique et donc à
des déformations de cisaillement.
Ce comportement peut se retrouver dans des terrains présentant
de faibles caractéristiques mécaniques, sous des contraintes relativement élevées, souvent dans
des roches assez anisotropes.
Si les convergences deviennent
excessives, la faisabilité de la caverne est alors remise en question.
/
nfirmer
ed
té à à co
Faisability to be confirm
ili
ib
Feas
Faisabilité non démontrée /
Feasibility not demonstrated
Mécanisme
d’instabilité de blocs / Block
instability mechanism
Critère de faisabilité du soutènement
composé uniquement d’un boulonnage et
d’une peau de béton projeté / Feasibility
criterion for support consisting solely
Profondeur (m) / Depth (m)
of bolting and a layer of sprayed
concrete
Mécanisme de
cisaillement / Shear mechanism
Critère sur le seuil de convergence /
Convergence threshold criterion
Figure 16 - Graphe définissant le domaine de faisabilité d’une caverne en fonction de la profondeur et
de l’indice Q-NGI / Chart defining the area of feasibility of a cavern based on depth and the NGI-Q index
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
347
Le critère horizontal est essentiellement lié à la stabilité vis-à-vis d’un
mécanisme piloté par la structuration et les discontinuités du massif.
Pour le définir, il est implicitement
admis que la faisabilité de la caverne
est associée à une forte probabilité
de pouvoir réaliser son excavation
en n’ayant recours principalement
qu’à un soutènement composé de
boulons scellés et à une peau de
béton projeté. A titre indicatif, les 2
seuils proposés correspondent à un
boulonnage composé de boulons
φ25mm avec une maille de 1m2
(boulonnage mis en œuvre dans les
cavernes du CERN LHC – Critère
inférieur) et de φ32mm avec une
maille de 2,25m2 (boulonnage mis
en œuvre dans la caverne de Tehri –
Critère supérieur). Il s’agit de densité
importante de boulonnage au-delà
desquels il ne convient pas d’aller.
Le critère courbe, sur la partie droite
du graphe, est associé à un mécanisme de déformation plastique du
massif. S’agissant d’un mode de
comportement associé à des mouvements du terrain, ce seuil est
calé relativement à des critères limites de convergence. Un critère de
convergence de 1% est retenu pour
la borne inférieure du seuil, alors
qu’un critère de 0.4% est considéré
pour caler la borne supérieure.
Enfin, en fonction de la résistance
en compression simple et de l’indice
de Barton, un critère supplémentaire
indique le risque d’apparition d’un
348
Faisabilité très probable / Feasibility highly probable
ment /
d
précisé
tudier ely examine
é
à
é
it
s
il
Faisab ility to be clo
Feasib
Faisabilité non démontrée / Feasibility not demonstrated
σci=25 MPa
Profondeur (m) / Depth (m)
Figure 17 - Graphe définissant le domaine de faisabilité d’une caverne en fonction de la profondeur et de l’indice Q-NGI, pour
une matrice rocheuse de compression simple 25 MPa / C
hart defining the area of feasibility for a cavern on the basis of depth
and the NGI-Q index, for a rock matrix with a standard compression strength of 25 MPa
mécanisme d’écaillage en paroi
des ouvrages. Ce dernier seuil n’est
pas considéré comme un critère de
faisabilité, car il n’est généralement
pas rédhibitoire pour la réalisation
de la caverne.
Les figures 17 et 18 présentent respectivement ces abaques pour des
résistances matricielles de 25 MPa
et de 100 MPa.
The horizontal criterion is primarily
linked to the stabilisation of a mechanism governed by the formation’s struc­
ture and discontinuities. To define it,
it is assumed that the feasibility of the
cavern is related to a high probability of being able to excavate it solely
with the predominant use of support
consisting of grouted bolts and a layer
of sprayed concrete. For the purpo-
Faisabilité très probable /
Feasibility highly probable
ses of example, the two proposed
thresholds correspond to bolting
consisting of 25 mm diameter bolts in
a 1m2 layout (lower criterion, bolting
used in the CERN LHC caverns) and
32 mm diameter bolts in a 2.25m2
layout (upper criterion, bolting used
in the Tehri cavern). These are high
bolting densities which should not be
exceeded.
Risque d’écaillage ou de rupture fragile localisée /
Risk of spalling or local fragile failure
Indice Q / Index value Q
premier avis sur le mode de pathologie le plus probable et la faisabilité
de la caverne, en fonction de sa profondeur et de l’indice probable de
Barton. Un paramètre influant sur la
position des seuils est la résistance
en compression simple de la matrice rocheuse, à petite échelle. En
fonction de cette valeur, 2 ou 3 des
mécanismes identifiés précédemment seront susceptibles de s’initier.
Valeur minimade l’indice Q / Minimum index value Q
TECHNIQUE/TECHNICAL
ment /
r précisé
à étudie sely examined
é
it
il
b
a
lo
Fais
y to be c
Feasibilit
Faisabilité non démontrée /
Feasibility not demonstrated
σci=100 MPa
Profondeur (m) / Depth (m)
Figure 18 - Graphe définissant le domaine de faisabilité d’une caverne en fonction de la profondeur et de l’indice Q-NGI,
pour une matrice rocheuse de compression simple 100 MPa / Chart defining the area of feasibility for a cavern
on the basis of depth and the NGI-Q index, for a rock matrix with a standard compression strength of 100 MPa.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
TECHNIQUE/TECHNICAL
Afin de justifier ces graphes, les
cavernes hydroélectriques, pour
lesquelles les données étaient disponibles dans la base fournie par
le journal « International Water
Power & Dam Construction », ont
été reportées, en considérant la
borne inférieure de l’indice Q sur la
plage considérée. On constate que
pour ces 56 cas, 55 respectent les
critères proposés. Le seul ouvrage
situé en dessous des seuils proposés correspond à la caverne de Darguinah, creusée en 1951 en Algérie,
dans des schistes.
Par ailleurs, ces résultats montrent
que pour des cavernes creusées
dans des roches de qualité moyenne
(Résistance en compression simple
de l’ordre de 25-30 MPa), une attention particulière devra être portée
lorsque l’ouvrage atteint des profondeurs de l’ordre de 400 à 500m. A
contrario, pour des excavations
réalisées dans des massifs compétents, constitués d’une matrice présentant une résistance de 100 MPa
ou plus, de grandes profondeurs
peuvent être envisagées, mais le
critère limitant est alors le risque
d’apparition d’un écaillage en paroi.
de comportement, couplages hydro-mécaniques, éléments structuraux, facilités de discrétisation et
de constitution du modèle géométrique, etc.). Ce développement de
l’utilisation des outils de simulation
est bénéfique, et il serait dommage
que la profession des travaux souterrains ne mette pas à profit ces
méthodes de calculs, sous réserve
de les utiliser et surtout de les interpréter de façon pertinente. Avant
de démarrer la mise en œuvre d’une
modélisation, il est indispensable de
définir les objectifs de ce calcul, puis
le type de simulation le plus adapté
(Discontinue ou continue ? Quelle loi
de comportement ?) et enfin les critères d’interprétation des résultats
de la modélisation. Ce point parait
fondamental, car des modélisations
numériques avancées sont couramment réalisées sans que la finalité
et la méthodologie d’interprétation
aient été clairement définies. Au
même titre que les hypothèses de
calcul, toute note d’analyse basée
sur des simulations numériques devraient préciser les paramètres qui
seront in-fine extraits, analysés, et
les critères qui y sont associés.
Enfin, la faisabilité est clairement
remise en question si l’indice de
Barton devient inférieur à 0,2. En
deçà, la conception de l’excavation
doit être adaptée, en considérant
des dimensions plus réduites, une
géométrie optimisée et peu élancée,
un phasage d’excavation complexe,
et probablement la mise en place
de soutènements et revêtements
lourds et importants.
Derrière ces propos, il ne s’agit ni
de critiquer la diffusion des outils de
modélisations numériques, qui sont
utiles pour l’ingénieur dans la compréhension du comportement des
ouvrages et à des fins de justification et d’optimisation, ni de critiquer
l’intérêt et l’utilité des approches
empiriques ou des méthodes de
calculs analytiques qui, associées à
l’expérience des concepteurs, sont à
la base de la conception initiale des
ouvrages. Il s’agit surtout de bien
identifier les besoins de l’ingénieur
de projet, et de mettre au service de
ces attentes les outils pertinents et
adaptés disponibles.
Les modélisations
numériques
Aujourd’hui, l’ingénieur a à sa
disposition des codes de calcul
accessibles, relativement performants en termes de potentialités
de simulations (nombreuses lois
Le tableau ci-après liste quelques
approches numériques utilisées et
The curved criterion on the righthand side of the chart relates to a
plastic deformation mechanism in the
formation. This mode of behaviour
relates to terrain movement, so this
threshold has been defined on the
basis of convergence limit criteria. A
convergence criterion of 1% has been
adopted for the lower bound of the
threshold, and a criterion of 0.4% for
the upper bound.
Lastly, depending on the standard
compression strength, an additional
criterion denotes the risk of a spalling
mechanism appearing on the structure’s walls. This last threshold should
not be seen as a feasibility criterion,
since it does not generally prevent the
cavern from being built.
Figure 17 and 18 show these charts for
matrix strengths of 25 MPa and 100
MPa respectively.
Support for these charts was derived
from data for hydroelectric caverns
in the database supplied by the
“International Water Power & Dam
Construction” journal, taking into
account the lower bound of the
NGI-Q index for the range in question. It can be seen that 55 out of
these 56 cases fulfil the suggested
criteria. The only structure located
beneath the proposed thresholds is
the Darguinah cavern, excavated in
shale in Algeria in 1951.
Moreover, these results show that for
caverns excavated in medium quality rock (with standard compression
strength of some 25-30 MPa), particular care must be taken if the structure is at depths of around 400-500 m
or more. However, for excavations in
competent formations, composed of
a matrix with a strength of 100 MPa
or more, considerable depths may be
envisaged; in this case, the limit criterion is the risk of the appearance of
spalling on the walls.
Lastly, feasibility is clearly called
into question if the NGI-Q index falls
below 0.2. Below this value, excavation design must be adjusted, taking
into account smaller dimensions, an
optimised and compact geometry,
complex excavation phasing, and
most probably the installation of large,
heavy-duty supports and linings.
Numerical modelling
Engineers now benefit from accessible
design calculation methods that are
relatively powerful in terms of simulation potential, incorporating many
constitutive models, hydro-mechanical interactions, structural elements,
facilitated discretization, establishment of a geometrical model, etc. This
development in the use of simulation
tools has been beneficial, and it would
be unfortunate if the underground
works profession did not make the
most of these calculation methods,
provided they are used and above
all interpreted appropriately. Before
starting to implement modelling, it is
vital for the goals of the design calculations to be defined, the most appropriate type of simulation to be adopted
(should it be discrete or continuous?
which constitutive model should be
used?) and the criteria for interpreting
the modelling results to be established. This emerges as a fundamental
point: advanced numerical modelling
is often carried out without the ultimate purpose or interpretation method
having been clearly defined. Just as
for design hypotheses, any analysis
based on digital simulation must specify the parameters which, ultimately,
will be extracted and analysed, along
with all related criteria.
These comments are in no way
intended as a criticism of the spread of
numerical modelling software: it assists
engineers in understanding the behaviour of structures, as well as in design
support and optimisation. Nor is this a
criticism of the benefit and relevance
of empirical approaches or analytical
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
349
TECHNIQUE/TECHNICAL
les principaux résultats à extraire
et interpréter, en considérant les 3
mécanismes extrêmes identifiés
précédemment.
Un exemple d’application mettant
en œuvre une approche discontinue,
ayant pour objectif de donner un
avis sur la conception et le dimensionnement des soutènements, est
le cas des études réalisées sur les
cavernes du projet Romanche-Gavet.
Il est par ailleurs courant d’utiliser
des outils basés sur la notion d’équilibre limite, et qui analysent les
conditions de stabilité de certains
dièdres potentiellement instables
compte tenu de leur géométrie.
C’est le cas par exemple du logiciel
Unwedge, aujourd’hui couramment
utilisé dans les études.
350
Mécanisme /
Mechanism
Outils de calcul /
Design tools
Critères d’interprétation /
Interpretation criteria
Approche discontinue / Discrete approach
Mécanisme discret d’instabilité
des blocs /
Discrete mechanism: block
instability
Modèles aux éléments discrets /
Discrete-element models
Définition d’un coefficient de sécurité /
Definition of a safety factor
Approche d’équilibre limite /
Limit equilibrium approach
Contraintes et/ou déformations dans les boulons /
Stress and/or deformation in bolts
Contraintes dans les structures de soutènement/
revêtement / Stress in support/lining structures
Approche continue / Continuous approach
Mécanisme de rupture fragile
par écaillage /
Mechanism: fragile failure
through spalling
Approche continue avec un comportement
élastique linéaire / Continuous approach for
linear elastic behaviour
Code aux éléments finis, différences finies,
éléments frontières… / Finite-element/finite
difference/boundary element methods, etc.
Analyse du champ des contraintes /
Stress field analysis
Approche continue / Continuous approach
Mécanisme associé à une
déformation généralisée en
cisaillement du massif /
Mechanism associated with
extensive shear deformation
of the formation
Approche continue non-linéaire /
Nonlinear, continuous approach
Modèle de comportement “pertinent” dans le
domaine des moyennes et grandes
“déformations” i.e au-delà du pic de
résistance / “Relevant” behavioural model for
medium and major ‘deformation’, i.e. beyond
peak strength
Code aux éléments finis ou différences
finies / Finite-element or finite-difference
method
Analyse du champ des déformations de
cisaillement / Analysis of the shear deformation
field
Analyse des déplacements / Displacement analysis
Estimation des efforts et/ou déformations dans les
boulons / Estimating the forces and/or deformation
in bolts
Estimation des contraintes dans les structures
de revêtement et de soutènement / Estimation of
stress in lining and support structures
Figure 19 - Exemple de résultat d’un calcul discontinu (Logiciel UDEC-Itasca) pour
le projet de Gavet / Example of the results of a discrete method (UDEC-Itasca
software) for the Gavet project.
Figure 20 - Coupe type des cavernes de Gavet / Gavet caverns: typical cross-section.
Une deuxième approche, illustrant
l’apport des modélisations numériques à l’identification du risque
de dégradation par écaillage, peut
consister à exploiter des calculs
purement élastiques, et à analyser
le champ des contraintes induit au
voisinage des ouvrages en fin de
creusement. Il est bien évident que
pour des ouvrages profonds creusés
dans des massifs présentant poten-
design methods which, combined
with designers’ experience, form the
basis of the initial design of structures.
Rather, the issue is one of properly
identifying project engineers’ needs,
and fulfilling these expectations by
means of all relevant, appropriate and
available resources.
tiellement un comportement non-linéaire, réaliser une modélisation
purement élastique linéaire conduit
à des résultats peu représentatifs, et
donc à analyser avec circonspection.
Toutefois, à un stade préliminaire du
projet, ou lors de la préparation d’un
modèle de calcul plus complexe, il
peut être intéressant de rapidement
réaliser des modélisations 2D ou
3D, sans affiner la modélisation de
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
The table above lists some of the
numerical approaches used and the
main results that may be extracted and
interpreted, with regard to the three
extreme mechanisms identified above.
One example of an application using
a discrete approach, the purpose of
which was to provide an opinion on
the design and dimensioning of supports, is the case of the studies performed for the Romanche-Gavet project
caverns.
TECHNIQUE/TECHNICAL
Rupture par cisaillement /
Shear failure
Endommagement et
fissuration diffuse /
Diffuse damage and cracking
Critère de résistance maximale /
Maximum strength criterion
aging
Rupture en traction /
Tensile failure
S
la rhéologie du massif. L’exploitation
de ces calculs doit alors se faire sur
la base des états des contraintes, et
non relativement aux déformations
ou déplacements qui sont en l’occurrence encore moins pertinentes
que les contraintes.
L’approche proposée s’inspire des
travaux de Diederich [Diederich
2002], et consiste à séparer le
plan des contraintes principales de
compression majeure/mineure en
4 domaines décrits ci-dessous. Ce
concept, sous une forme approchée,
est intégré dans le modèle L&K développé par EDF/CIH [Laigle 2004,
Kleine 2008] et il est illustré par la
figure 21.
La description du comportement
géomécanique associé à chaque
domaine détaillée ci-dessous correspond aux concepts qui sont à la
base du modèle L&K. En fonction de
l’état des contraintes découlant d’un
premier calcul élastique, relativement aux critères proposés ici, il est
ainsi possible de donner un premier
avis sur le risque de dégradation et
d’instabilité localisée du massif. Ces
point
agem
omm
’end
euil d
Dam
ent /
Pas d’endommagement /
No damage
domaines sont les suivants :
• Un domaine dans lequel la roche
est élastique et non-endommagée
(Domaine A figure 21). Si le champ
des contraintes reste dans ce domaine, le comportement du massif
est pérenne.
• Un domaine dans lequel la roche
est endommagée (Domaine B figure 21), mais l’état de confinement est suffisant pour limiter la
propagation de la micro-fissuration. La roche est susceptible, en
fonction de la nature du matériau,
de présenter un comportement
différé, mais cette dégradation différée du massif se stabilisera.
• Un domaine dans lequel la roche
est endommagée, mais sous un
état de confinement insuffisamment élevé pour pouvoir annihiler
le mécanisme de dégradation et
fissuration (Domaine D figure 21).
Si l’état des contraintes local se
situe dans ce domaine, la matériau
est susceptible, en fonction de ses
caractéristiques géologiques et
géotechniques, de développer un
mécanisme d’écaillage à court ou
long terme, et surtout de présenter un comportement différé qui
Figure 21 - Domaines de comportement dans le plan des contraintes principales
(d’après Diederich 2002 modifiée) / Areas of behaviour in the plane of principal
stress (after Diederichs 2002, modified).
The use of tools based on the notion
of limit equilibrium, analysing the stability conditions of certain potentially
unstable rock wedges on the basis of
their geometry, is also widespread.
One such example is Unwedge software, frequently used in design work
today.
A second type of approach illustrating
the benefits of numerical modelling
in identifying risks of degradation
through spalling consists in using
purely elastic calculations and analysing the stress fields that arise around
structures at the end of excavations.
It is clear that for deep-level structures excavated in formations with the
potential to exhibit nonlinear behaviour, conducting purely linear elastic
modelling leads to results that are not
very representative and that should
therefore be analysed with caution.
However, at a preliminary stage of the
project, or during the preparation of a
more complex design model, it may
be worth performing brief 2D or 3D
modelling, without refining the rheological model. Use of these calculations
should be on the basis of stress conditions, and not on the basis of deformation or displacement, less relevant than
stress in this instance.
The suggested approach draws on
research by Diederichs [Diederichs
2002], and involves separating the
principal major/minor compression
stress field into 4 areas, described
below. An approach to this concept
has been incorporated in the L&K
model developed by EDF/CIH [Laigle
2004, Kleine 2008], and is illustrated
in figure 21.
Description of the geo-mechanical
behaviour associated with each area
detailed below corresponds to the
concepts underlying the L&K model. It
is thus possible, based on the stress
conditions revealed by initial elastic
calculations, and the criteria proposed
here, to issue an initial opinion on the
risk of degradation and local instability
of the formation. These areas are as
follows:
• An area in which the rock is elastic
and undamaged (Area A in figure
21). If the stress field remains in
this area, the formation behaviour is
sustainable.
•
An area in which the rock is
damaged (Area B in figure 21), but
the confinement condition is sufficient to minimise the propagation
of micro-cracking. Depending on
the type of material, the rock may
exhibit delayed behaviour, but this
delayed behaviour of the formation
will stabilise.
•
An area in which the rock is
damaged, but in a confinement
condition that is not sufficiently
high to overcome the degradation
and cracking mechanism (Area D in
figure 21). If the local stress conditions fall within this area, depending
on the geological and geo-technical
characteristics of the material, it may
develop a spalling mechanism in the
short or long term, and more importantly exhibit delayed behaviour that
will result in local failure of the rock
matrix. In other words, sooner or
later, the rock will crack in this area:
depending on the nature of the material, and in particular its standard
compression strength, fracture density and fragility index, this fracture
will result in spalling or the development of cracks running approximately parallel to the tunnel wall.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
351
TECHNIQUE/TECHNICAL
Il est clair que cette démarche,
qui consiste à fournir un modèle
conceptuel relativement simple,
pour interpréter des calculs d’ouvrages souterrains creusés dans
les roches, a pour finalité première
d’aider l’ingénieur dans son analyse,
en valorisant des modélisations relativement faciles à réaliser, pouvant
être rapidement menées avec des
logiciels comme Examine2D par
exemple.
352
La conception de la caverne, orientée favorablement par rapport à la
schistosité, prévoit la mise en place
d’un soutènement souple, composé
de béton projeté et de boulons. Avec
de telles caractéristiques, et sous de
telles contraintes, le massif rocheux
est susceptible de franchir son critère
de résistance maximale, et donc de
travailler dans le domaine post-pic.
Des modélisations 2D et 3D ont été
réalisées, en considérant un modèle
de comportement à double mécanisme plastique de cisaillement ; un
mécanisme isotrope associé à un
mécanisme de plasticité orienté, traduisant l’effet de la schistosité (Modèle Ubiquitous-Joint proposé avec
les logiciels Flac2D et Flac3D utilisés
pour ces calculs). En plus de cette
anisotropie, une attention est portée
à la prise en compte du comportement post-pic, en faisant évoluer
de manière simultanée
l’angle de dilatance et la
cohésion, afin de passer
progressivement d’une
résistance de pic à une
résistance résiduelle respectant un critère purement frottant. Le respect
de ces critères permet
en particulier de mieux
reproduire l’effet stabilisateur d’un soutènement
par boulons scellés.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
• Lastly, an area in which the rock
exhibits stress conditions beyond
the maximum failure criterion (Area
C in figure 21 – a theoretically inaccessible area). Rock exhibiting these
stress conditions is therefore liable
to fail in the very short term, either
through spalling or by shearing.
It is clear that the main purpose of this
approach, which consists in supplying
a relatively simple conceptual model to
interpret design calculations for underground works excavated in rock, is to
assist engineers in their analysis by
focusing on modelling that is relatively
easy to perform and that can quickly
be completed using software such as
Examine2D.
The use of continuous nonlinear
modelling may be illustrated by the
calculations recently performed for the
design of the Tehri cavern in India. This
cavern, with a span of 26 m, is designed
to house four pump turbines as part
of a project to add equipment to the
Tehri development. The Client, THDC,
tasked a consortium consisting of the
French firm Alstom and Indian civil
engineering contractors HCC with the
construction of this new development.
EDF is a subcontractor of HCC for civil
engineering studies. The cavern has
been excavated in a phyllite formation,
beneath an overburden of some 450 m.
This is an anisotropic material with a
sample standard compression strength
of between 35 and 50 MPa, depending
on the direction of stress.
The design of the cavern, favourably
aligned in terms of schistosity, involves installing flexible support consisting of sprayed concrete and bolts.
Given these characteristics and stress
conditions, the rock formation may
exceed its maximum strength criterion,
thus undergoing post-peak strain.
2D and 3D modelling was carried out,
on the basis of a behavioural model
with a twofold plastic shear mechanism: an isotropic mechanism and a
oriented plastic mechanism, representing the effect of schistosity (Ubiquitous-Joint model available with
Flac2D and Flac3D software, used
for these calculations). In addition to
this anisotropy, particular attention
was devoted to taking into account
post-peak behaviour, with the angle
of dilatancy and cohesion changing
simultaneously, in order to transition
gradually from peak strength to residual strength solely on the basis of a
friction criterion. In particular, abiding
by these criteria has enabled more
accurate reproduction of the stabilising
effect of support grouted bolts.
Angle de frottement / Angle of friction
Cohésion (MPa)
L’utilisation de modélisations continues non-linéaires peut être illustrée
par les calculs récemment menés
dans le cadre des études de la caverne de Tehri, en Inde. Cette caverne, de 26 m de portée, est destinée à abriter 4 turbines pompes,
dans le cadre d’un projet de suréquipement de l’aménagement de Tehri.
Le Maitre d’Ouvrage, THDC, a confié
à un groupement composé du français Alstom et du constructeur de
génie civil indien HCC, la construction de ce nouvel aménagement.
EDF intervient en sous-traitance de
HCC pour les études de génie civil.
Cette caverne est creusée dans un
massif composé de phyllite, sous
une couverture de l’ordre de 450 m.
S’agissant d’un matériau anisotrope,
sa résistance en compression simple
sur échantillon varie entre 35 et 50
MPa, en fonction de l’orientation de
la sollicitation.
Angle de frottement (°) - Angle de dilatance (°) /
Angle of friction (°) - Angle of dilatancy (°)
conduira à une rupture localisée de
la matrice rocheuse. En d’autres
termes, cette zone sera le siège,
un jour ou l’autre, d’une fracturation de la roche ; fracturation qui
se traduira en fonction de la nature
du matériau, et en particulier de sa
résistance en compression simple,
de sa densité de fracturation, ou
encore de son indice de fragilité,
par un écaillage ou le développement de fractures sensiblement
parallèles au parement.
•
Enfin, un domaine dans lequel
la roche présente un état de
contraintes situé au-delà du critère de rupture maximale (Domaine C figure 21 - zone théoriquement inaccessible). Le volume
de roche présentant un tel état des
contraintes est donc susceptible
d’entrer en rupture à très court
terme, soit par écaillage, soit par
cisaillement.
Cohésion
Angle
de dil
atanc
e / An
gle of
dilata
ncy
Déformation plastique de cisaillement (%) / Plastic shear deformation
Figure 22 - Evolution des paramètres de plasticité en fonction de la déformation plastique de cisaillement,
décrivant le comportement post-pic de la roche / Changes in plasticity parameters vs.
plastic shear deformation, describing post-peak behaviour of rock
TECHNIQUE/TECHNICAL
Figure 24 - Photo du creusement de la voûte de la caverne de Tehri / Excavation of the Tehri cavern roof - Inde.
Le soutènement préconisé au stade
des études pour la caverne principal correspondait à un système de
boulonnage à ancrage réparti, de
diamètre 32 mm et d’espacement
1.5 m x1.5 m, de longueur 8 m.
Ce soutènement a pu être justifié
à partir des modélisations non-linéaires avec le modèle rhéologique
brièvement décrit précédemment,
comme l’illustrent les figures 25
et 26 présentant la prédiction des
déplacements en clé de voûte, pour
le cas avec et sans soutènement.
L’effet du boulonnage est clairement
visible sur ce type de résultat, qui
montre qu’en l’absence de soutènement, la stabilité générale de la
caverne ne peut être démontrée.
Une peau de béton projeté était associée, non prise en compte dans
les calculs compte tenu du risque
de fissuration de celui-ci durant le
creusement de la caverne.
At the design stage, the support
recommended for the principal cavern
corresponded to an array of grouted
bolts, 8 m long, 32 mm in diameter
and spaced 1.5 m x 1.5 m apart. Nonlinear modelling using the rheological
model briefly described above provided the design calculations for this
type of support, as illustrated in figure
25 and 26 showing the predicted dis-
Considérations générales
sur la conception des
soutènements
De par la géométrie et les dimensions de ces ouvrages, la conception des soutènements des grandes
cavernes souterraines implique
nécessairement de s’appuyer sur
le concept de Nouvelle Méthode
Autrichienne (NATM). Il est en effet
indispensable de faire participer le
massif à sa propre tenue, en permettant le transfert des contraintes
induites par le creusement autour de
l’ouvrage. Le soutènement ne peut
alors se contenter de jouer un rôle
de confinement, mais il doit aussi
renforcer le massif rocheux. Dans
ces conditions, le soutènement type
et le mieux adapté correspond à un
boulonnage à ancrage réparti associé à du béton projeté d’épaisseur
relativement réduite au regard des
dimensions des ouvrages.
De manière générale, la « peau » de
béton projeté fibré ou renforcée peut
avoir une épaisseur limitée en deçà
d’une vingtaine de centimètres, car
sa fonction est d’assurer un léger
confinement entre les boulons. Outre
cet effet local, ce béton projeté ne
contribue à la stabilité générale de
placement at the crown, with and without support. The effect of bolting is
clearly visible for this type of result,
which shows that in the absence of
support, general stability of the cavern
cannot be demonstrated. There was
also a layer of sprayed concrete, not
taken into account in calculations
given the risk of it cracking during
excavation of the cavern.
Calcul sans soutènement /
Calculation without
supports
Calcul avec soutènement par
boulons à ancrage réparti /
Calculation with support
by bolts
Phases d’excavation / Excavation phases
Figure 25 - Justification du soutènement par boulons pour assurer la stabilité de la
caverne de Tehri, sur la base des modélisations / Design calculations for support
using bolts to ensure stability of the Tehri cavern, on the basis of modelling.
Déplacement vertical de la clé de voute (mm) /
Vertical displacement of the crown (mm)
Il est évident pour l’ingénieur que
ce type d’ouvrage ne pouvait être
creusé sans soutènement, mais la
justification par un calcul numérique de l’apport du boulonnage
passif n’est pas aisée et nécessite
en particulier une modélisation
rhéologique adaptée du massif rocheux, traduisant en particulier le
comportement de ce dernier dans le
domaine des moyennes et grandes
déformations, donc dans le domaine
post-pic. La modélisation joue alors
pleinement son rôle d’outil d’aide à
la conception.
Déplacement vertical de la clé de voute (mm) /
Vertical displacement of the crown (mm)
Figure 23 - Vue 3D de l’intérieur de la caverne de Tehri et isovaleur des
déplacements horizontaux (Calculs Flac3D) / 3D view of the inside of Tehri
cavern and horizontal displacement isovalues (Flac3D calculations) - Inde.
Calcul avec soutènement par
boulons à ancrage réparti
Maille du boulonnage :
1.5 m x 1.5 m /
Calculation with supports
Calcul avec soutènement par
boulons à ancrage réparti
Maille du boulonnage :
1.0 m x 1.0 m /
Calculation with support
by bolts distributed in a
1.0 x 1.0m grid
Phases d’excavation / Excavation phases
Figure 26 - Illustration de l’effet de la densité du boulonnage sur la prédiction
du comportement de la caverne / Illustration of the effect of bolting density on
predicted cavern behaviour.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
353
TECHNIQUE/TECHNICAL
l’ouvrage qu’en limitant la désorganisation et les mouvements des
blocs rocheux entre les boulons. La
prise en compte de ce béton projeté
de type 2 au sens de l’AFTES, dans la
démarche de calcul, reste délicate,
et dépend de la nature du terrain,
du comportement de celui-ci et des
mécanismes de ruine potentiels, et
des conditions d’adhérence du béton
projeté lui permettant de travailler
de manière optimale en cisaillement
direct [Barrett 1995]. Selon la configuration rencontrée, une réflexion
doit être menée sur le rôle effectif du
béton projeté, en gardant à l’esprit
que celui-ci est susceptible de se
fissurer localement durant le creusement de l’ouvrage, en particulier durant la descente du stross, et qu’une
intervention de confortement peut
s’avérer difficile si la hauteur sous la
clé de voûte est devenue importante.
La longueur des boulons n’est pas
nécessairement grande relativement
aux dimensions de la caverne. Leur
détermination dépend là encore,
en premier lieu, du mode de comportement du massif (continu ou
discontinu). Plus que la longueur,
il parait pertinent de jouer sur la
densité du boulonnage, qui impacte directement le renforcement
apparent du massif apporté par ce
soutènement. Un allongement des
boulons peut en particulier se justifier par l’existence éventuelle de
dièdres rocheux de grandes dimensions en longpan des ouvrages. Les
longueurs généralement mises en
œuvre peuvent varier de 5 m à 9 m,
cohérentes en première approximation avec la relation L(m) = 2 + 0.2 x
Portée(m).
De manière générale, ce qui doit
caractériser ces soutènements est
leur ductilité et déformabilité. Ces
ouvrages, de grandes dimensions,
dont la stabilité générale ne peut
être assurée que par une participa-
354
tion mécanique du massif, peuvent
subir en phase de creusement des
déformations significatives, nécessitant la mise en œuvre de soutènements souples. Ainsi, la conception
largement présente sur le parc des
ouvrages EDF qui consistait à mettre
en place avant creusement du stross
un revêtement en béton coffré en
voûte de la caverne, ne parait pas
adaptée à des terrains potentiellement déformables. Cette structure
rigide disposée en partie haute de la
caverne est susceptible de concentrer, lors creusement du stross, les
contraintes, subissant des moments
fléchissant éventuellement importants, et nécessitant donc un dimensionnement difficile.
Les graphes présentés figures 17
et 18 intègrent implicitement ces
considérations générales, en supposant que seul un soutènement
béton projeté+boulons est raisonnablement envisageable, et qu’en
fonction de l’indice Q de Barton et
de l’état des contraintes initiales, la
convergence acceptable est limitée
entre 0.4 et 1%.
Conclusion
Les grandes cavernes souterraines
sont des ouvrages spécifiques, pour
lesquels la justification de la stabilité à court et long terme nécessite une bonne compréhension du
comportement du massif. En effet,
de par leur forme et leurs dimensions, la stabilité générale ne peut
être raisonnablement assurée que
par une participation significative
du massif lors de la réorganisation
des contraintes dans le terrain. Ces
ouvrages ne peuvent donc être
creusés dans des terrains de qualité médiocre, car les techniques de
soutènement disponibles restent
limitées et basées essentiellement
sur la mise en œuvre de boulons
et d’une peau de béton projeté. En
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
It is obvious to engineers that this type
of structure cannot be excavated without support, but design calculations
involving numerical calculation of the
contribution of passive bolting are not
straightforward; in particular, they call
for appropriate rheological modelling of
the rock formation, notably expressing
the behaviour of the latter for medium
and major deformation, i.e. in the postpeak area. Here, modelling really does
fulfil the role of computer-assisted
design to the full.
General considerations
regarding the design of
supports
The geometry and dimensions of large
underground caverns mean that the
design of the supports necessarily
involves using the New Austrian Tunnelling Method (NATM). Indeed, it is
vital for the terrain to participate in its
own support, by allowing the stress
resulting from excavation around the
structure to be transferred. Support cannot simply provide confinement; it must
also reinforce the rock formation. In
these conditions, the typical, best-adapted support is an array of grouted bolts
combined with a relatively thin layer of
sprayed concrete, as appropriate to the
dimensions of the structure.
Generally speaking, the ‘skin’ of
fibre-reinforced or reinforced sprayed
concrete may be less than 20 cm thick:
its function is to ensure a small degree
of confinement between the bolts. Apart
from this local effect, this sprayed
concrete only contributes to the general
stability of the structure by minimising
disorganisation and movement of rock
blocks between the bolts. Taking into
account this sprayed concrete (AFTES
type 2) in the design process remains
delicate, and depends on the nature of
the terrain, its behaviour, and the potential collapse mechanisms, as well as
how well the sprayed concrete adheres
and thus optimises its direct shear
effect [Barrett 1995]. Depending on
the configuration encountered, investigations must be conducted, bearing in
mind that sprayed concrete may crack
locally during excavation of the structure, particularly during bench removal,
and that reinforcement work may prove
difficult if the height beneath the crown
has become significant.
Bolts do not necessarily need to be long
compared to cavern dimensions. Here
again, this will depend on the mode of
behaviour of the formation (continuous
or discontinuous). It would appear to
be more appropriate to adjust bolting
density rather than length: the former apparently has a direct effect on
reinforcement of the formation by this
means of support. Longer bolts may be
justified in particular by the possible
existence of large rock wedges along
the sides of the structure. The lengths
generally used tend to vary from 5
to 9 m, roughly in line with the ratio
L(m) = 2 + 0.2 x Span(m).
In general, these supports should be
ductile and deformable in nature. These
large-dimension structures, whose general stability cannot be ensured without
a mechanical participation of the terrain, may undergo significant deformation during excavation, requiring
the use of flexible supports. It follows
that the widely-held approach for old
EDF caverns, involving a formwork
concrete lining being installed beneath
the cavern roof prior to removal of the
bench, does not appear to be appropriate for potentially deformable terrain. When the bench is excavated, this
rigid structure installed at the top of the
cavern is liable to concentrate stress,
and may undergo potentially significant
bending moments; it is therefore difficult to dimension.
The charts shown in figures 17 and 18
above incorporate these general considerations as assumptions, also assu-
TECHNIQUE/TECHNICAL
se référant à l’indice Q de Barton
comme caractérisation du massif,
la faisabilité d’une caverne n’est démontrée que pour des valeurs supérieurs à Q=0.8 à 1, en fonction bien
entendu de la profondeur, donc de
l’état des contraintes initiales.
Cet article traite de manière générale de la conception des grandes
cavernes souterraines hydroélectriques telle qu’appréhendée à EDF,
au travers des ouvrages réalisés au
cours des cinquante dernières années, et des études plus récentes
menées sur des projets réalisés ou
en cours de réalisation.
Un focus est mis sur l’importance
des modélisations dans cette démarche de conception, soulevant
en particulier l’importance de bien
identifier les attendus des calculs,
les critères d’interprétation, ou en-
core les modèles rhéologiques mis
en œuvre. De l’exemple cité sur la
caverne de Tehri, il ressort que le
choix des modèles de comportement dans une modélisation numérique est fondamental pour pouvoir
justifier la conception et le dimensionnement des soutènements par
boulons et béton projeté. Plus que
répondre à des questions, cet article
montre que des réflexions doivent
être poursuivies et partagées afin de
mieux comprendre le comportement
de ces grands ouvrages et les mécanismes mis en œuvre, de mieux
calculer et modéliser ces structures
et en particulier l’interaction entre
le massif et les soutènements, de
mieux préciser les critères d’interprétations et de conception, ou encore de mieux prendre en compte
l’effet du boulonnage et du béton
projeté. t
Références
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Réflexions et avancées du groupe de travail n°30 de l’AFTES - Congrès
International de l’AFTES – Espaces Souterrains de demain – Lyon 2011
• O.Balmer (2013) - Nant de Drance – Pumped storage plant in the heart
of the Alps - World Tunnel Congress 2013 Geneva. Underground-The
way to the future. G. Anagnostou & H. Ehrbar (eds).
ming that support consisting only of
sprayed concrete and bolts can be reasonably envisaged, and that depending
on the NGI-Q index and the initial stress
conditions, only convergence limited to
between 0.4 and 1% is acceptable.
Conclusion
Large underground caverns are specific
structures, for which design support
for stability in the short and long term
requires a good understanding of the
behaviour of the formation. Indeed,
given their shape and dimensions, overall stability can be reasonably ensured
only if there is significant participation
of the ground when stress within the
terrain is reorganised. Consequently,
these structures cannot be excavated
in mediocre quality terrain: available
support techniques are still limited, and
based mainly on the use of bolts and a
thin lining of sprayed concrete. Using
Barton et al’s NGI-Q index to define the
formation, cavern feasibility is assured
only for values in excess of Q=0.8-1,
depending of course on the depth and
therefore the initial stress conditions.
This article presents a broad overview of
the design of large underground hydroe-
lectric caverns from the perspective of
EDF, based on structures built over the
past fifty years, and more recent studies
conducted on projects that have been
completed or are under construction.
In particular it focuses on the importance of modelling in the design
approach, emphasising more especially the importance of properly identifying expectations in terms of calculations, interpretation criteria, and
the rheological models used. From
the example of the Tehri cavern cited
above, it emerges that the selection of
behaviour models in numerical modelling is fundamental when it comes to
calculating the design and dimensions
of supports consisting of bolts and
sprayed concrete. Rather than seeking
to provide answers to questions, this
article shows that investigations must
be conducted and shared to provide
a better understanding of the behaviour of these large structures and the
mechanisms implemented, improve
the design and modelling of the structures and in particular the interaction
between the formation and the supports, clarify interpretation and design
criteria, and improve the way the
effects of bolting and sprayed concrete
are taken into account. t
• S.V.L.Barrett & D.R. McCreath (1995) - Shotcrete Support Design in
Blocky Ground: Towards a Deterministic Approach - Tunnelling and
Underground Space Technology 10 - 1995 - pp 79-89
• M.S. Diederichs (2002) - Keynote – Stress induced accumulation and implications for hard rock engineering - Hammah R. Bawden WF. Curran J. Telsnicki. M (eds).
Proc. NARMS 2002. Toronto. University of Toronto Press - 2002 - pp. 3-14
• M.S. Diederichs & C.D. Martin (2010) - Measurements of spalling parameters from laboratory testing - Rock mechanics in civil and environmental
engineering, Zhao, Labiouse, Dudt and Mathier (eds). Taylor & Francis Group, London.
• A. Kleine (2008) - Modélisation numérique du comportement des ouvrages souterrains par une approche viscoplastique, thèse de doctorat. INPL Nancy.
• F. Laigle & B. Boymond (2001) - CERN-LHC Project – Design and excavation of Large-Span Caverns at Point 1 - ISRM Regional Symposium – Eurock 2001 –
Espoo – Finland – 3-7/06/2001
• F. Laigle. F & B. Boymond & C. Guitton & F.Saive (2000) - CERN LHC1. Les études et débuts des excavations du lot 1 - Tunnels et Ouvrages Souterrains.
N° 157. Janvier-Février 2000 - Conception des grandes cavernes souterraines. Apport des modélisations numériques pour le projet CERN-LHC1
• F. Laigle (2001) - 1ère Conférence Internationale Albert Caquot - Octobre 2001 - Paris - Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées.
• F . Laigle (2004) - Modèle conceptuel pour le développement de lois de comportement adaptées à la conception des ouvrages souterrains. Thèse de doctorat,
Ecole Centrale de Lyon.
•G
. Seingre & T. Ihly (2011) - Centrale de pompage-turbinage Nant de Drance. Un grand projet hydroélectrique souterrain dans les Alpes - Congrès
International de l’AFTES – Espaces Souterrains de demain – Lyon 2011
• J .Yamatomi et al. (1999) - The Super-KAMIOKANDE and subsurface space utilization at Kamioka mine - Proceedings of 9th International Congress on Rock
Mechanics, Paris.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
355
CHANTIERS/WORKSITES
"Cross-City-Link" Zurich
Démonstration de la fonctionnalité correcte
du système de ventilation de détresse
Cross-City-Link Zurich
Proof of proper functionality of the emergency ventilation system
Rehan YOUSAF
Pöyry Suisse SA
Jens BADDE
Pöyry Suisse SA
Severin WÄLCHLI
Pöyry Suisse SA
1 - Introduction
La gare centrale de Zurich, avec un
trafic quotidien de plus de 400 000
passagers est une des gares ferroviaires les plus fréquentées d’Europe.
Afin d’augmenter ultérieurement
sa capacité une ligne additionnelle
a été développée, le "Cross-CityLink" traversant diagonalement
l’agglomération zurichoise. Ce lien
se développe sur une longueur de
9,6 kilomètres et se compose de
deux viaducs reliant la gare périphérique de Altstetten à celle de la
Löwenstrasse située en dessous
des perrons de la gare centrale de
Zurich, et du tunnel Weinberg, long
d’environ 5 kilomètres reliant la gare
centrale à celle d’Oerlikon (figure 1).
La gare Löwenstrasse se trouve à
environ 16 mètres de profondeur,
croisant la rivière Sihl par dessous.
La gare se compose de 4 voies desservies par 2 perrons reliés par des
escaliers fixes et mécaniques, ainsi
que par des ascenseurs, à deux
station; an underground station
(“Bahnhof Löwenstrasse”); and the
approximately 5 km long “Weinberg
Tunnel” leading to the existing station
“Bahnhof Oerlikon” to the east as
shown in figure 1.
Figure 1 - Vue d’ensemble du lien ferroviaire "Cross-City-Link" /
Overview of cross-city-link Zurich.
niveaux d’entresols. Ces entresols
contiennent de grandes surfaces
commerciales avec plus de 200
magasins et restaurants répartis sur
deux niveaux.
2 - Buts et objectifs
En cas d’incendie, le but du système de ventilation de détresse
est de contrôler la propagation des
fumées afin de garder les chemins
1 - Introduction
Zurich central station is one of the
busiest railway stations in Europe
serving about 400’000 passengers per
day. One measure to further increase
the station’s passenger capacity was
the development of the additional
route the “Zurich Cross-City-Link”.
The complete Cross-City-Link has an
approximate length of 9.6 km and is
composed of two overground bridges
in the west near to Altstetten railway
The station is located about 16 m
below ground level under-passing the
river Sihl. It consists of 4 platforms.
The platforms are connected to two
separate mezzanine levels. The mezzanine levels are in turn connected to
large shopping areas with more than
200 shops and restaurants spread over
two floors.
2 - Goals and objectives
The Swiss Federal Office of Transport
(FOT), being the authority having
jurisdiction (AHJ) for the Cross-CityLink project, demanded a proof of
proper functionality of the emergency
ventilation system designed for the
“Löwenstrasse” station for the design
fire load. The goal of the emergency
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
357
CHANTIERS/WORKSITES
de fuite désenfumés le plus longtemps possible. L’Office Fédéral
des Transports (OFT), l’instance
ayant juridiction sur le projet en
question, exigea une démonstration
de la fonctionnalité du système de
ventilation de détresse de la gare
souterraine Löwenstrasse pour la
puissance d’incendie de référence
de 10 MW.
3 - Essais d’incendie
Les essais d’incendie ont été
conduits selon la norme allemande
VDI 6019 [1] avec pour buts de
déterminer la propagation des
fumées dans la gare, de contrôler
la fonctionnalité des senseurs, de
visualiser les écoulements de fumée
et d’air frais et d’essayer l’activation
du système de ventilation pour différentes positions de l’incendie. Tout
l’équipement pour l’essai d’incendie
a été chargé sur un wagon de chemin de fer s’arrêtant à différents
endroits selon les scénarios d’essais
(figure 2).
Aucune propagation de fumée vers
les escaliers n’a été remarquée. La
plus grande partie des perrons resta
libre des fumées. Une fumée dense
s’accumula principalement dans
l’espace au-dessus des voies.
4 - Acquisition de données
aérodynamiques et
étalonnage du modèle
Plusieurs quantités de nature aérodynamique furent mesurées dans la
gare et dans les entresols comme
base de validation de la simulation
numérique finale ("CFD"). La vitesse
et la température de l’air furent
mesurées dans la gare à plusieurs
endroits, y compris les extrémités
des perrons, près du portail vers
Altstetten et près de l’entrée dans
le tunnel Weinberg. Sur la base des
valeurs des données mesurées aux
contours, différents coefficients de
perte de charge furent appliqués
aux frontières du modèle aérodynamique tridimensionnel.
5 - Simulations numériques
Deux types de simulations numériques ont été exécutés dans le cours
de cette étude: a) des simulations
monodimensionnelles (1-D) transitoires, en utilisant le logiciel IDA
Tunnel [2], pour étudier l’effet piston
engendré par le mouvement des
trains dans le tunnel et dans la gare
et b) des simulations tridimensionnelles (3-D) transitoires, en utilisant
le logiciel STAR CCM+ [3], pour
étudier les variations locales de tem-
ventilation in the case of a fire is to
control the smoke propagation and
keep the escape routes free of smoke
for as long and as much as possible.
3 - Smoke tests
Smoke tests were conducted in accordance with the VDI 6019 standard [1]:
to determine the propagation of smoke
in the station, to check the detection
sensors’ functionality, to visualize the
smoke and air flows and to test the
activation of the ventilation system for
different fire positions. All the smoke
test equipment was mounted on a carriage that rolled on the track and was
stopped at different points depending
upon the fire scenario being investigated (figure 2).
No propagation of smoke was noticed
into the staircases. Most of the
platform level remained smoke free.
Dense smoke mainly accumulated in
the space above the track.
4 - Aerodynamic
measurements and model
calibration
Aerodynamic measurements were
taken in the station to form a validation
base for the final CFD simulation. Air
velocities and air temperatures were
measured in the station at various
points as well as at the station ends
towards the station “Altstetten” and
Weinberg Tunnel respectively. Based
on the results of the aerodynamic measurements at the boundaries different
velocity and pressure loss coefficients
were employed at the boundaries of
the 3-D CFD model.
5 - Numerical simulations
Two types of numerical simulations
were carried out in the course of this
study: a) 1-D transient simulations
to investigate the piston effects due
to train movements in the tunnel and
station using the software IDA Tunnel [2], and b) 3-D transient simulations to investigate the local variation
in temperature, air flow and smoke
propagation using the 3-D CFD code
STAR CCM+ [3].
A detailed 3-D geometrical model was
created and imported into the CFD
software STAR CCM+. The fire was
modelled as a volumetric heat and
smoke source placed inside a coach
of a double-deck train standing in the
station.
The results of the smoke propagation
for one investigated scenario are
Figure 2 - Images prises durant les essais d’incendie, montrant la stratification et la propagation des fumées / Photographs taken during smoke tests, showing thermal stratification and smoke propagation.
358
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 3 - Iso-surface de 10 m de visibilité dans la gare
300 secondes après le début de l’incendie /
Iso-surface of 10 m visibility in the station 300 seconds
after breakout of the fire.
pérature, ainsi que les écoulements
d’air et la propagation des fumées.
Un modèle géométrique 3-D fut créé
et importé dans le logiciel STAR
CCM+. Le feu fut modelé comme
source volumique de chaleur et de
fumée placée à l’intérieur d’une voiture de chemin de fer à deux étages
d’un train à l’arrêt dans la gare.
Les résultats de la propagation des
fumées pour un des cas de figure
étudiés sont montrés dans la figure
3 sous forme de la surface isométrique représentant les 10 mètres de
visibilité. Une propagation minime
et temporaire de fumée dans le
niveau de l’entresol fut remarquée à
des temps postérieurs. Toutefois la
fumée atteignant l’entresol fut très
rapidement diluée et ne représenta
à aucun instant une menace pour
les gens se trouvant dans l’aire
commerciale.
6 - Conclusions
Sur la base des résultats des
essais d’incendie on peut conclure
que le système de détection de la
chaleur et de la fumée fonctionne
correctement. La fonctionnalité de
la chaine complète des processus
"détection-alarme-enclenchement
de la ventilation" fut démontrée.
L’emploi des simulations numériques 3-D nécessita l’étalonnage
du modèle numérique par le biais
d’essais aérodynamiques. Ces
essais ainsi que des simulations de
calibration établirent la confiance
requise dans les résultats des simulations numériques de propagation
des fumées.
Les résultats finaux des simulations aérodynamiques numériques
montrent que tous les chemins de
fuite vers les niveaux supérieurs
restent dans la plus grande partie
de leur section transversale complètement libres de fumée, ce qui
permet le sauvetage autonome
de tous les passagers du train en
feu, ainsi que celui des personnes
en attente sur les perrons. En
outre à chaque moment de l’évacuation, aussi bien au niveau des
perrons qu’a fortiori au niveau des
entresols, les valeurs de visibilité
restent bien au-dessus de la valeur
critique.
7 - Remerciements
Les auteurs remercient les Chemins de Fer Fédéraux suisses (CFF)
pour avoir autorisé l’utilisation des
résultats et des images protégés
par leur droit d’auteur. t
shown in Figure 3 in the form of an
isometric surface representing the 10
m visibility level. Slight and temporary
propagation of smoke (with a visibility
level lower than 10 m) were noticed
into the halls at the mezzanine level at
later instances of time. However this
smoke reaching the mezzanine level
was quickly diluted and wouldn’t pose
a threat to the people in the shopping
area.
6 - Conclusions
Based on the results of smoke tests, it
can be concluded that the smoke and
heat detection system work properly.
The automated complete chain process “detection-alarm-operation of
ventilation” was seen to work properly.
The use of the 3-D simulations
required model calibration, thereby
demanding aerodynamic tests. The
aerodynamic test measurements and
the calibration simulations together
gave confidence in the results of the
CFD model for the final smoke propagation simulations.
The final results of the CFD simulations
show that all the escape ways towards
the upper levels remain for the most
wide part of their cross section free of
smoke allowing a safe self-rescue of
the passengers leaving the train on fire
as well as of the by-standers waiting
on the platform. Moreover, at any time
during the evacuation, at platform level
and even more so at mezzanine level,
is the level of visibility well above the
critical level.
7 - Acknowledgement
The authors would like to thank the
Swiss railway authorities for allowing
us to present their copyrighted results
and images. t
Bibliographie / References
[1] VDI 6019 Part 1, Engineering methods for the dimensioning of systems for the removal of smoke from buildings,
Fire curves, verification of effectiveness, Mai 2006
[2] IDA Tunnel, http://www.equa.se/en/tunnel
[3] STAR CCM+ 9.02.005, CD-Adapco (http://www.cd-adapco.com)
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
359
ÉDUCATION-MASTÈRE
Techniques de construction
des tunnels
Vous souhaitez :
✔ Renforcer votre connaissance des techniques de construction des
tunnels intégrant l’ensemble des phases de construction de l’ouvrage ;
✔ Être en mesure de choisir les méthodes de reconnaissances géologiques et géotechniques adaptées à votre projet ;
✔ Savoir identifier les risques associés aux différentes techniques de
construction et mettre en place des mesures de protection préventives.
Ingénieur ou technicien d’entreprise, ingénierie, maîtrise d’œuvre ou maîtrise d’ouvrage,
s’appuyant sur les dernières avancées technologiques du domaine, cette formation
commune au Mastère Spécialisé « Tunnels et Ouvrages Souterrains » de l’ENTPE et
de l’INSA de Lyon répond à vos attentes !
A l’échelle nationale ou internationale, de grands projets de liaisons ferroviaires ou
routières comportant une large part de souterrains pour le franchissement des obstacles
naturels voient le jour. A l’échelle des villes, l’extension d’infrastructures souterraines de
transports et le développement de réseaux urbains enterrés sont autant de réponses au
défi posé par le développement durable des grandes agglomérations.
Dans ce contexte d’usage croissant du sous-sol, l’ENTPE et l’INSA de Lyon, en partenariat
avec l’AFTES et le CETU, vous proposent un cycle de formation sur les techniques de
construction des ouvrages souterrains. Ce cycle organisé en 3 sessions indépendantes
se déroulant à partir de la fin octobre 2015 fait appel à des professionnels experts du
domaine.
Session 1
Reconnaissances des terrains,
Creusement des tunnels
par méthode conventionnelle.
26, 27, 28 Octobre 2015
Session 2
Creusement au tunnelier,
Ouvrages annexes,
Confortement des terrains.
2-3 & 9-10 novembre 2015
360
Pour vous inscrire :
http://www.entpe.fr (rubrique "Actualités")
http://www.insavalor.fr (rubrique "Formation continue")
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Prix : 1 800 €
Session 3
Revêtement, Etanchéité,
Rideaux de soutènement,
Forages dirigés et micro tunneliers,
Autres techniques.
23-24 novembre 2015
& 7-8 décembre 2015
Prix : 1 650 €
Tarification spéciale :
- pour 2 modules : 3 000 €
- pour 3 modules : 3 850 €
Prix : 1 800 €
TECHNIQUE/TECHNICAL
Evolution des approches de la représentation
des connaissances en géotechnique
illustrée par les recherches du CETU.
Changing approaches to representing
knowledge of geotechnical design
illustrated by French Tunnel Research Centre (CETU) research
R.M. FAURE
CETU
Résumé
En rappelant les recherches du CETU en matière de management des connaissances, l’article propose et détaille une procédure faite pour le spécialiste des tunnels voulant maîtriser, à
la fois le flux documentaire et mettre en forme pour l’utiliser, la
connaissance contenue dans les documents. Des systèmes experts, en passant par les ontologies, le traitement automatique
du langage et la représentation du discours, la procédure est
explicitée. Ses possibilités sont illustrées par les résultats du
prototype MKD*, programmé en langage Php dialoguant avec
une base de données MySql.
1 - Introduction
Il n’est de société ou d’organisation
humaine qui ne puisse s’assurer de
sa pérennité sans envisager, à un
degré ou un autre, la conservation,
la transmission et la gestion des
connaissances qu’elle génère.
C’est là une nécessité si fondamen­
tale qu’il n’est jusqu’au premier
texte connu de l’humanité, le Poème
d’Atrâhasis, qui ne l’évoque1.
Dans notre société la transmission
des connaissances est générale­
ment dévolue à l’enseignement
universitaire ou au compagnonnage,
qui émerge à nouveau. Avec le haut
degré de technicité atteint par les
projets actuels, difficilement actua­
lisé dans les cursus universitaires,
il devient nécessaire de pousser
cet enseignement jusqu’à une ex­
trême spécialisation ou s’assurer
que chacun, à chaque instant, puisse
s’approprier, par une information
N. FAURE
Laboratoire Modeme Lyon3
Abstract
Building upon the research of the CETU relating to knowledge
management, the article proposes and details a procedure
designed for tunnel specialists wanting to control the document workflow and formatting, using the knowledge content in
the documents. The procedure is explained for expert systems,
using ontologies, to automatically process the language and
represent the discourse. Its possibilities are illustrated by the
results of the MKD prototype*, programmed in PHP and interacting with a MySQL database.
1 - Introduction
This need is so fundamental that it
goes back to the first text known to
mankind, the Epic of Atrahasis1.
knowledge is generally reserved for
university instruction or mentoring,
which is regaining favour. With the
highly technical nature of today’s
endeavours, which is difficult to
incorporate into university courses, it
becomes necessary to direct such instruction to an extreme specialisation
or ensure that everyone can acquire
the necessary knowledge, at any time,
through relevant information.
In our society, the transmission of
This requires two things: the ability
No human organisation or society
can ensure its sustainability without,
to some degree, anticipating the preservation, transmission, and management of the knowledge it generates.
* Voir lexique en dernière page de l’article / See glossary, last page of the paper.
1 - Ecrit au troisième millénaire avant JC, ce poème existe sous plusieurs versions, où Atrâhasis sauve du déluge, soit les connaissances sur tablettes d’argile, soit les savants eux-mêmes
en les embarquant dans son arche / Written in the third millennium BCE, several versions of this poem exist, in which Atrahasis saves either knowledge (on clay tablets) or scholars themselves from
a flood by loading them into his ark.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
361
TECHNIQUE/TECHNICAL
pertinente, les connaissances néces­
saires.
Cela requiert deux choses : la capa­
cité de s’approprier cette information
afin d’en faire des connaissances2,
ce qui est à nouveau un problème
d’enseignement, mais aussi, et de
plus en plus, la capacité de naviguer
au travers de l’information, souvent
disponible à profusion et fournie ad
nauseam par quelques requêtes plus
ou moins judicieusement entrées via
un clavier.
Mettre de l’ordre dans ce monde de
l’information a conduit aux projets de
représentation des connaissances qui
se sont développés avec l’essor de
l’informatique et de l’algorithmique et
pour ce qui concerne le domaine de
la géotechnique dès les années 1970.
A cette époque l’idée qui prévaut, et
qui sera nommée plus tardivement
« approche de transfert »3, est celle
de la représentation du savoir de
l’expert ; d’où des méthodes comme
KOD pour construire les fameux sys­
tèmes experts. (Vogel, 1998)
2 - La connaissance au CETU
Créé en 1972, le CETU a, de façon
classique, bâti un solide service de
documentation dont l’efficacité est
reconnue. Un thésaurus assure une
recherche efficace des documents.
Mais cela reste une approche docu­
mentaire classique et devant l’évo­
lution galopante de la technologie,
la nécessité d’une autre approche
apparut. Ce fut l’époque système
expert qui s’est traduite par deux ar­
ticles présentés dans la conférence
internationale organisée en 1992
à Paris. (Laouini et al.,1992) (Mas­
carelli et al., 1992) et déjà dans ce
congrès, Magnan (Magnan, 1992)
analyse les raisons de l’insuccès du
système expert CESSOL.
Cette période se termine sur un
constat de semi-échec, car le monde
de la géotechnique est un monde
ouvert, c’est-à-dire qu’il y a toujours
des imprévus et que la géologie peut
réserver des surprises. En pratique,
il manque toujours des règles de
production pour cerner le problème
et les moteurs d’inférences ne four­
nissent pas de solutions autres que
triviales. Contrairement au monde
industriel, dit « fermé », où chaque
composant est parfaitement identi­
fié, ce qui a permis de belles réus­
sites. De plus, les entretiens avec
les experts sont consommateurs de
temps car la pensée de l’expert est
parfois difficile à cerner.
Dans les années qui suivent, plu­
sieurs articles, dont (Studer, 1998),
(Toll, 1996) confirment la difficulté
des Systèmes Experts à aboutir
dans un monde ouvert et ils an­
noncent la modélisation du monde,
via les ontologies, comme solution
au problème de la mise en forme
de la connaissance. Comme avait
averti (Gruber, 1993), les ontologies
qui assurent cette modélisation sont
une spécification d’une conceptuali­
sation et imposent un point de vue
bien particulier, qui de fait, entraine
l’engagement ontologique des usa­
gers, c’est-à-dire l’obligation de
suivre le modèle défini dans l’on­
tologie. Or l’on sait que les experts
sont souvent réticents à suivre une
règle ou un modèle, et que c’est
to isolate this information in order to
draw knowledge from it2, which is a
matter of instruction, and increasingly
often, the ability to navigate through
the information, which is often widely
available and supplied ad nauseum
through a few queries carefully entered using a keyboard.
Creating order in this world of information has led to knowledge representation projects developed with the
rise of information technology and
algorithms, reaching the field of geotechnical design in the early 1970s.
At that time, the prevailing idea
(which came to be called the «transfer
approach»)3, is that of the representation of expert knowledge, culminating in methods like KOD for building
popular expert systems. (Vogel, 1998)
2 - Knowledge at the
FrenchTunnel Research
Centre (CETU)
Created in 1972, the French Tunnel
Research Centre (CETU) has developed a traditional, solid documentation service recognised for its usefulness. A lexicon is used to search
for documents efficiently. Yet this is
a traditional approach to documentation; in light of the hyper-advancement of technology, another approach
is needed. This brings us to the expert
system described in two articles
presented at the international conference held in Paris in 1992 (Laouini
et al.,1992) (Mascarelli et al., 1992).
At this same conference, Magnan
(Magnan, 1992) analysed the reasons
behind the failure of the CESSOL
expert system.
This period was ultimately somewhat
of a failure, since the world of geotechnical design is open-ended, with
many unexpected details and surprises found in geology. In actuality,
it still lacks all the production rules
for identifying problems, and inference engines provide only trivial
solutions. The opposite is true in the
industrial world, which is considered
«closed-ended», with each component being clearly identified, leading
to great successes. Also, interviews
with experts are time-consuming,
as the thoughts of those experts are
sometimes hard to clarify.
In the subsequent years, several
articles, including (Studer, 1998) and
(Toll, 1996) confirmed the difficulty
that expert systems face in being successful in an open-ended world, instead proposing to model that world,
using ontologies, in order to solve the
problem of formatting knowledge. As
anticipated (Gruber, 1993), the ontologies used for this modelling call
for conceptualising and imposing a
very specific point of view, which thus
requires an ontological commitment
on the part of users, who must follow
the model defined in the ontology. But
as we know, experts are often reluctant
to follow a specific rule or model, so it
is impossible to impose such a model
on an entire community of experts. It
is also difficult to establish standards
or recommendations, which overlook
some detailed when they are finalized.
In addition, this modelling draws
upon cognitive scientists to guide
experts, who very quickly reject such
an approach, relegating it to prevail
only in university laboratories. It has
been found that «blind thought», as
2 - La différence la plus souvent mentionnée entre connaissance et information est que la première conditionne une action, s’inscrivant dans un contexte, selon un but / The most commonly cited
difference between knowledge and information is that knowledge conditions an action, within some context and having some purpose.
3 - Studer distinguait en 1998 deux approches majeures : l’approche de transfert, qui consiste en la représentation exhaustive des savoirs de l’expert de manière à reproduire son raisonnement (ainsi les
systèmes experts), et l’approche de modélisation, qui consiste à représenter selon un modèle consensuel le domaine étudié, afin de pouvoir effectuer des inférences et opérations logiques strictement
formelles (ainsi les ontologies) / In 1998, Studer distinguished two major approaches: the transfer approach, which involves the exhaustive representation of expert knowledge so as to reproduce the
reasoning behind it (as well as expert systems), and the modelling approach, which involves using an accepted model to represent the targeted domain in order to draw inferences and strictly formal
logical operations (and thus ontologies).
362
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
TECHNIQUE/TECHNICAL
impossible à imposer dans toute une
communauté d’experts. On connait
de même la difficulté d’établir des
normes ou des recommandations,
qui pour être finalisées oublient
certains détails. De plus, cette mo­
délisation imposée entraine l’arrivée
de cogniticiens pour guider l’expert
et ce dernier rejette très vite cette
approche qui reste dans les labora­
toires des universités. On retrouve la
pensée aveugle » que décrivait Lie­
bnitz4, efficace pour les machines,
mais peu prisée des hommes.
A travers les projets européens
(Virtualfire, Uptun et Tunconstruct)
le CETU s’est familiarisé avec les
ontologies (échanges avec l’univer­
sité de Véronne) et a participé acti­
vement à OntoTunnel qui imposait
une approche modélisatrice n’ayant
pas permis d’aboutir. (UPTUN, 2006)
(UPTUN-Onto, 2006)
Au CETU, le projet Ramcesh, (Faure
et al, 2006) (Faure et al, 2007)
s’éloigne des ontologies modélisa­
trices en s’attachant à garder l’expert
maître de l’approche, ce qui conduit
à revenir à une approche « transfert »
sous-tendue par une certaine forme
de modélisation. (Magnan, 2002) en
décrivant le géotechnicien comme
un artisan fait implicitement appel
à ce mode transfert. C’est cette ap­
proche hybride, maintenant complè­
tement formalisée, qui est présentée
ci-après.
3 - Les difficultés de
l’interprétation de l’écrit
L’interview d’expert étant difficile à
mettre en œuvre, c’est dans les do­
cuments écrits que l’information va
être recherchée. Le point de départ
est donc la constitution de corpus de
textes, sans spécification particulière
puisque l’utilisateur peut à chaque
instant additionner d’autres corpus.
Cependant l’écrit présente quelques
difficultés de traitement.
• Ambiguïtés de l’écrit.
Le langage naturel, celui qui est uti­
lisé pour les communications inter­
personnelles, est fondamentalement
ambigu. Cet état de fait trouve son
origine dans de nombreux éléments,
à commencer par le fait que le lan­
gage est essentiellement un héritage
et que ses éléments constitutifs ne
nous ont jamais été connus (la gram­
maire normative que l’on apprend à
l’école est essentiellement une ten­
tative imparfaite de reconstruction
a posteriori de ces éléments fonda­
mentaux).
described by Leibniz4, is effective
for machines, but unpopular among
humans.
Through European projects (Virtualfire, Uptun, and Tunconstruct), the
CETU has become familiar with ontologies (through work with the University of Verona) and actively participated in OntoTunnel, which used a
modelling approach that was unsuccessful. (UPTUN, 2006) (UPTUNOnto, 2006)
At the CETU, the Ramcesh project
(Faure et al, 2006) (Faure et al, 2007)
departs from modelling ontologies
by keeping experts in control of
the approach, which goes back to a
«transfer» approach underpinned by
some form of modelling. By describing the geotechnical designer as a
craftsman, (Magnan, 2002) implicitly
uses this transfer method. This hybrid
approach, which has now been fully
documented, is described below.
Un autre de ces facteurs, sur lequel
nombre de systèmes de représen­
tation butent, est que le langage et
sa structure sont essentiellement
conditionnés par une pratique, qui
s’affranchit fréquemment des li­
mites que la norme leur avait fixé.
A ce titre, nombre de catachrèses
(emplois de sens figuré) ne sont pas
recensés dans le lexique courant et
sont ce que l’on appelle des figures
de style, qui opèrent un transfert sé­
mantique d’un élément de lexique
à l’autre et ne sont interprétables
qu’en contexte.
Because expert interviews are difficult to implement, information will be
pulled from written documents. The
starting point is therefore to compile
corpuses of texts, with no specific
requirements because users can
add additional corpuses at any time.
However, written documentation presents some processing challenges.
Ainsi, le mot « renard » est polysé­
mique en fonction du contexte : un
canidé en zoologie, un phénomène
d’écoulement en géologie. On trouve
également, dans les textes, des
• Ambiguities of written text
Natural language, which is used for
interpersonal communication, is fundamentally ambiguous. This reality
is rooted in a number of elements,
3 - The difficulties of
interpreting writings
starting with the fact that language is
essentially a legacy, and its constituent parts have never been known to
us. (The normative grammar we learn
in school is basically an imperfect
attempt at a post-reconstruction of
these basic building blocks.)
Another factor that has proven to be
an obstacle on a number of representation systems is that language and
its structure are essentially conditioned by practice, which frequently
overcomes the limits established by
the standard. As such, many instances of catachresis (uses of a figurative sense) are not accounted for
in the current lexicon; we call these
figures of speech, which use semantic transfer from one lexical element
to another and can be interpreted only
in context.
For example, the French word
«renard» is an example of polysemy, having a different meaning
depending on the context: a canine
in zoology or a form of piping in
geology. Written texts also have frequency occurrences of metonymy.
A common, lexicalised example of
metonymy is the expression «to
drink a glass», which means to drink
what is inside, regardless of whether
the container itself is made of glass.
Other metonymies are more personal
and contextual, such as the word
«wall» to mean a voussoir or a side
wall in technical documents.
This last example combines an
anaphoric and stylistic use, involving
a callback to something that has been
mentioned before, without reusing the
same name. Pronominal anaphora is
also a common source of ambiguity.
4 - « Mais souvent, dans une analyse un peu longue, nous ne saisissons pas l’objet de la pensée, d’un seul coup, dans toute sa nature, mais à sa place nous utilisons des signes, et nous omettons
d’habitude, par abréviation, , de préciser dans notre conscience présente leur conception explicite, sachant, ou croyant, que nous l’avons en notre pouvoir […] Cette pensée, j’ai coutume de l’appeler
aveugle, ou encore symbolique, c’est celle dont nous usons en algèbre ou en arithmétique et même presqu’en toutes choses » [Leibniz, 1684] / « Yet often, in a somewhat lengthy analysis, we fail to
grasp thoughts, all at once, in their entirety, and instead use signs (and often omit), involving abbreviation, to explain within our present understanding their explicit design, knowing and believing that we
have it in our power […] I tend to refer to such thoughts as blind reasoning, or also symbolic reasoning, as we make use of in algebra or arithmetic, and indeed at every moment» [Leibniz, 1684].
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
363
TECHNIQUE/TECHNICAL
occurrences fréquentes de mé­
tonymies. Un exemple courant et
lexicalisé de métonymie se retrouve
dans l’expression « boire un verre »,
dont on ne boit heureusement que
le contenu, et qui de surcroît n’est
pas toujours en verre. D’autres mé­
tonymies sont plus personnelles et
contextuelles : parmi de nombreux
exemples, l’emploi du mot « paroi »
pour désigner en fait un voussoir ou
le piédroit se rencontre dans des do­
cuments techniques.
Ce dernier exemple rejoint un emploi
anaphorique et stylistique, où il s’agit
de rappeler un élément qui a déjà été
cité, sans pour autant réemployer le
même nom. Les emplois anapho­
riques pronominaux sont également
une source d’ambigüité.
• La redondance de l’écrit
Les textes sont généralement redon­
dants, chaque auteur s’employant à
écrire la même information à sa façon
et la course aux publications amplifie
le phénomène. La base créée ne doit
contenir qu’une seule fois l’informa­
tion et son contenu sera comparé à
l’information traitée. Si l’information
traitée existe, elle ne sera pas de
nouveau enregistrée, mais son ori­
gine, la référence du document traité,
sera gardée et seules les dix origines
les plus anciennes, le seront.
• La contextualisation
nécessaire à la compréhension
Le regroupement des concepts en
famille crée des contextes définis
par des ensembles de mots et un
même mot (polysémie) aura un sens
différent suivant la famille à laquelle
il appartient.
4 - L’approche actuelle
du CETU
Partir de l’écrit, c’est d’abord gérer
cet écrit, d’où un aspect biblio­
364
thèque. Puis il faut recenser les
concepts utilisés et enfin établir les
relations entre les concepts, tout en
permettant à l’expert5 d’ajouter à sa
guise de nouveaux documents, de
structurer à sa manière les concepts.
Le choix d’un corpus de texte assez
vaste est essentiel et les textes sont
ensuite gérés par l’outil.
• L’aspect bibliométrique.
Dans notre approche, l’unité de trai­
tement est le répertoire de textes,
avec si possible des textes de taille
homogène. La première page du
texte comportant titre, auteur, réfé­
rence, année, un travail supervisé en
TAL (Traitement Automatique du Lan­
gage) range ces informations dans la
base de données. Ainsi un texte ne
sera jamais traité deux fois. Un se­
cond traitement permet de récupérer
la bibliographie du texte, élément
rangés eux aussi dans la base afin
d’établir des listes de références en
réponse à de nombreuses questions.
• La quête des concepts et
leur rangement
Pour rechercher les concepts, le texte
des articles est traité pour retrouver
les mots tels qu’ils sont écrits. D’un
point de vue plus général, Sowa
écrivait que « la connaissance débute par des mots » [Sowa, 2001].
Néanmoins, tous les mots n’ont pas
une valeur égale dans notre entre­
prise, qui consiste à rapporter des
éléments utiles aux experts ; nous
avons donc fait le choix de ne nous
appuyer que sur les noms et, audelà, sur les syntagmes nominaux,
dont la nature dénotative est plus
nette que pour d’autres classes
grammaticales. Un syntagme est un
groupe de mots, centré sur un nom
lorsqu’il est nominal, qui désigne une
réalité identifiable ou un concept.
Nous utilisons de préférence des
syntagmes dans la mesure où ils
sont souvent plus précis que les
seuls noms, où permettent de dési­
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
• Redundancy in written text
Texts are usually redundant, which
different authors writing the same
information in their way, a trend that
is amplified through publication.
The established database should
contain information only once, and
its contents will be compared against
processed information. If the information exists, it will not be recorded
again, but its source (the document’s
reference information) will be stored.
Only the ten oldest sources will be
kept.
• Contextualisation needed for
understanding
Grouping concepts into families
creates contexts defined by sets of
words; a single word (polysemy) will
have a different meaning, depending
on the family to which it belongs.
4 - The CETU’s current
approach
The first task is to manage written texts
in the form of a library. The concepts
used in those texts must then be identified, and relationships are drawn
between the concepts, while allowing
an expert5 to add new documents and
create structure for the concepts. It
is important to select a rather large
textual corpus, whose texts are then
managed by the tool.
• Bibliometrics
In our approach, the processing unit
is the repository of texts, ideally with
comparable lengths. Natural language
processing (NLP) is used to extract
information from the first page of the
text, including the title, author, reference number, and year, and write it
to the database. This way, a text will
never be processed more than once.
A second processing routine can
retrieve the bibliography of the text,
which is also stored in the database
in order to compile lists of references
that can be used to answer questions.
• Querying and storing
concepts
To query concepts, the text of the
articles is processed in order to find
written words. Generally speaking,
Sowa wrote that «knowledge begins
with words» [Sowa, 2001]. However, not all words have the same
value for our purposes, which is to
bring useful information to experts.
We must therefore choose to focus
only on nouns and noun phrases,
which carry more meaning than other
grammatical classes. A syntagm is a
group of words, centred on a noun in
the case of a noun syntagm, with an
identifiable meaning or concept. We
prefer to use phrases because they
are often more accurate than standalone nouns, which are used to indicate specific items. For example, the
noun «head» does not mean the same
thing as the noun phrases «head of
lettuce» and «shower head» when
used alone, and it would be difficult
to base a query for information on the
word alone. Noun phrases are therefore extracted based on morphological and syntactic patterns, which are
automatically recognised by a specifically-designed application. These
patterns are chosen after numerous
experiments by subject matter experts
indicating that they are the most likely
5 - On appelle « expert » celui qui a une bonne connaissance du domaine, ici les tunnels, et qui
en possède un large vocabulaire / An «expert» is someone with a thorough knowledge of the
domain (tunnels, in our case) and a broad vocabulary.
TECHNIQUE/TECHNICAL
gner des objets spécifiques. Le nom
« pomme » ne désigne ainsi pas la
même chose dans les syntagmes
« pomme de terre et pomme d’arrosoir» qu’employé seul et il serait
dans bien des cas délicat de fonder
une recherche d’information avec ce
seul mot. Les syntagmes nominaux
sont donc extraits selon des patrons
morpho-syntaxiques, reconnus au­
tomatiquement par une application
conçue à cette fin. Ces patrons ont
été choisis après plusieurs expé­
rimentations par des experts du
domaine indiquant quels étaient les
résultats les plus probants. Ils sont
abrégés N6, NPN, NPNPN, NAPNPN,
NPANPN, NPNPNPN, où N figure un
nom, P une préposition et A un ad­
jectif qualificatif. Les déterminants
sont admis dans ces patrons. On no­
tera que les patrons AN et NA, pour­
tant intuitivement pressentis comme
utiles, ont été écartés car générant
beaucoup plus de bruit que de résul­
tats pertinents.
Ainsi traité, un document produit un
ensemble de syntagmes que l’expert
peut traiter, en choisissant d’ignorer
certains résultats qui sont conservés
et constituent alors un filtre garantis­
sant que ces syntagmes ne seront
plus présentés par la suite. Les ré­
sultats retenus sont intégrés à une
base de données classique. (Au pré­
alable une lemmatisation7 des mots
a été faite)
• Les relations entre concepts
et la contextualisation
L’interface proposée pour retenir les
éléments pertinents consiste en leur
hiérarchisation au sein d’une carte
heuristique8, du général au particu­
lier. La relation retenue pour struc­
turer l’arborescence est une relation
de subsomption (ou d’hyponymie/
hyperonymie), d’un élément général
vers un autre plus spécifique (et réci­
proquement). Cependant, l’ensemble
des syntagmes issus du corpus, no­
nobstant ceux qui ont été écartés par
manque de pertinence, ne s’intègre
pas sur une seule carte heuristique.
A cela, plusieurs raisons :
-
Le nombre de syntagmes relevé
lors du traitement d’un corpus
simple comme les actes des trois
dernières tenues des congrès
AFTES dépasse les 5000, ce qui,
en une seule arborescence, perd
en lisibilité et donc en utilité ;
- Chaque géotechnicien est généra­
lement spécialiste d’un sous-do­
maine bien spécifique, pour lequel
il souhaitera construire sa propre
représentation, à la différence des
autres sous-domaines ;
-
La construction d’une arbores­
cence générale au domaine de­
mande d’imposer un seul point de
vue à tous les acteurs du domaine ;
-
Le nombre de syntagmes issus
d’une analyse de corpus peut être
assez conséquent et demande
un effort collaboratif, sans quoi la
constitution des cartes exige un
investissement assez coûteux en
temps.
Le domaine est donc subdivisé en
différents sous-domaines, rassem­
blant un certain nombre (de l’ordre
de 300) de syntagmes hiérarchisés
dans des cartes heuristiques. Dans
une optique collaborative et un
contexte d’entreprise, il est probable
que plusieurs cartes existent pour
un même sous-domaine : chaque
utilisateur fera le choix des cartes
concurrentes qu’il utilisera, en fonc­
tion de sa recherche. Cela peut éga­
lement donner lieu à des discussions
entre experts concernés, des révi­
sions de cartes et des cartes com­
munes : l’amélioration incrémentale
de l’ensemble est une des finalités
de tout projet collaboratif.
Afin que ces cartes aient une utilité
commune, il peut donc être perti­
nent d’établir a priori la subdivision
du domaine en sous-domaines, sans
results. They are abbreviated N6,
NPN, NPNPN, NAPNPN, NPANPN,
NPNPNPN, where N is a noun, P is
a preposition, and A is an adjective.
Determinants are allowed into these
patterns. It should be noted that the
patterns AN and NA, which are intuitively shown to be helpful, have been
removed because they generate more
noise than relevant results.
A processed document therefore
yields a set of phrases, which the
expert can process while choosing
to ignore some results and thereby
create a filter to ensure that those
phrases will no longer be shown. The
results are integrated into a traditional
database. (Prior to this, word stemming7 is carried out.)
• Relationships between
concepts and contextualisation
The proposed interface for keeping
the relevant elements involves a mapping8, sorting from general to specific.
The relationship used for structuring
the tree is a subsumption (or hyponym/hypernym) relationship, going
from a general element to a more specific element (and vice versa). However, not all of the phases from the
corpus, notwithstanding the phrases
that have been discarded due to irrelevance, are used in the same mapping.
There are several reasons for this:
-
The number of phrases identified
when processing a simple corpus,
such as the proceedings of the last
three AFTES conferences, is greater
than 5,000, which means that readability and usability would be diminished if a single tree is implemented.
-
Typically, geotechnical designers
specialize in a very specific subdomain, for which they will want
to build their own representation,
unlike other subdomains.
- Building a general tree for a domain
requires forcing a single point of
view for all actors in the domain.
- There may be so many phrases produced by an analysis of a corpus,
thereby requiring a collaborative
effort; otherwise, developing the
mappings would require too much
of a time investment.
The domain is therefore subdivided
into various subdomains, containing
a certain number (about 300) phrases
ranked in mappings. When collaboration is involved in a business
context, it is likely for there to be
multiple mappings for a single subdomain, and each user will choose
the concurrent maps to use, based on
their research. This may also give way
to discussions between the experts
involved, revisions to mappings, and
shared mappings; incremental improvement across the board is one of the
goals of any collaborative project.
In order for these mappings to have
shared utility, it may therefore be useful to first establish how the domain
will be subdivided into subdomains,
without which it would be difficult to
thematically identify and collectively
use the mappings. However, the first
few levels of trees are naturally based
on consensus. A major constraint
has been applied to each mapping,
namely that they must not contain any
duplicates, but two different mappings
may contain the same phrases, which
are linked between maps.
6 - Les noms isolés incluent les noms propres, bien qu’ils soient reconnus différemment par
l’étiqueteur et gardant seulement référence à l’article / Isolated nouns include proper nouns,
although they are recognised differently by the labeller and are referenced only to the article.
7 - Mots mis sous la forme la plus simple : masculin singulier / R
educing of words into their
simplest form: singular masculine.
8 - L’éditeur que nous utilisons pour nos expérimentations est un logiciel propriétaire,
MindManager. (Jésus M., 2009) / The software we are using for our experiments is made by
MindManager. (Jésus M., 2009)
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
365
TECHNIQUE/TECHNICAL
quoi l’identification thématique des
cartes deviendrait problématique,
et leur usage collectif d’autant plus
malaisé. Cependant les premiers ni­
veaux des arborescences font natu­
rellement consensus. Une contrainte
forte a été imposée à chaque carte, à
savoir qu’elles ne contiennent aucun
doublon, mais que deux cartes dif­
férentes peuvent contenir des syn­
tagmes identiques qui constituent
des liens entre cartes.
La constitution de ces cartes heu­
ristiques est faite à l’écran, réalisée
par les experts-utilisateurs à partir
des syntagmes triés, et le résultat est
directement exportable dans la base
de données afin que les relations
entre les différents syntagmes soient
utilisables pour étendre une requête,
par exemple en traduisant un glisse­
ment sémantique.
Les cartes permettent de lever des
ambigüités de langage comme la
synonymie, le même mot ayant des
sens différents suivant la carte à la­
quelle il appartient, de même que les
liens entre syntagmes relient deux
homonymes.
5 - Exemples de traitement
de deux corpus
Les possibilités de l’outil MKD9 sont
importantes ; pour les illustrer nous
avons utilisé deux corpus bien dif­
férents, orientés soit vers une re­
cherche bibliographique innovante,
soit vers la constitution de thésaurus
permettant le recueil et l’usage de la
connaissance.
5.1 - Corpus 1 : à des fins de
recherches bibliographiques.
Ce corpus est anglophone et orienté
métier. Il comprend l’ensemble des
publications présentes dans les
actes des congrès de l’AITES de­
puis 2004 (congrès de Singapour) et
jusqu’en 2013 (congrès de Genève)
soit 2344 articles.
Il a permis de retenir 33 213 syn­
tagmes différents dans un lexique
sur plus de 900 000 syntagmes
extraits. Ces syntagmes ont été
sélectionnés automatiquement sui­
vant leurs occurrences et le nombre
d’articles dans lesquels ils appa­
raissent.10
These mappings are produced on
the screen by expert users, based on
sorted phrases, and the result can be
exported directly into the database so
that relationships between different
phrases can be used to expand a query,
such as by translating a semantic shift.
Mappings can alleviate linguistic ambiguities, such as homonymy, in which
the same word has different meanings,
depending on the map to which it
belongs, and the relationships between
phrases can link two synonyms.
5 - Examples from
processing two corpuses
The MKD tool9 has significant potential. To illustrate this, we used two
very different corpuses, focusing on
innovative bibliographic research and
on building a lexicon for collecting and
using knowledge.
5.1 - Corpus 1: for the
purpose of bibliographic
research.
This is an English-language corpus
From the corpus, we kept 33,213
different phrases in a lexicon of more
than 900,000 extracted phrases. These
phrases were automatically selected based on their occurrences and
the number of articles in which they
appeared.
Before extracting phrases from the
articles, the titles, bibliographies,
and authors were first extracted and
stored in the database11. The extracted phrases were then associated to
the article and lexicon to which they
belong. This made it possible to generate sets of the most relevant keywords
for each article (collectively referred to
as «signature» in the system).
These profiles allow bibliometrics to
be used with the system. Beyond simply looking for similarities between
two articles with common topics,
users can easily formulate more com-
Congrès /
Conference
Année /
Year
Nb d’articles
/ Number of
articles
Nb de références
lues / Number of
references read
Nb de syntagmes
lus / Number of
phrases read
Nb de syntagmes
retenus / Number
of phrases kept
Thème du congrès / Conference theme
Singapore
2004
173
722
69 023
5 669
Underground space for sustainable urban development
Istanbul
2005
207
894
78 101
3 140
Underground space use
Seoul
2006
198
1015
68 305
3 125
Safety in the underground space
Prague
2007
305
1091
57 497
1 876
The 4th dimension of metropolises
Agra
2008
201
854
95 929
3 060
Underground facilities for better environment and safety
Budapest
2009
266
1195
106 617
3 272
Safe tunnelling for the city and for the environment
Vancouver
2010
207
888
101 758
2 568
Tunnel vision towards 2020
Helsinki
2011
134
662
86 183
2 903
Underground spaces in the service of a sustainable society
Bangkok
2012
355
1465
198 862
3 821
Tunnelling and underground space for a global society
Genève
2013
298
1404
118 444
2 799
Underground – the way to the future
911 686
33 213
TOTAL
2 344
Tableau 1 - Constitution du corpus 1 / C
ontents of corpus 1
366
made up of business-related texts. It
contains all the publications from the
AITES conference proceedings from
2004 (Singapore conference) to 2013
(Geneva conference), totalling 2,344
articles.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
TECHNIQUE/TECHNICAL
Avant l’extraction des syntagmes à
partir des articles, les titres, biblio­
graphies et auteurs ont également
été préalablement extraits et stoc­
kés dans la base de données11. On
peut alors associer à chaque article
les syntagmes qui en ont été extraits
et qui appartiennent au lexique. Ceci
permet de générer pour chaque ar­
ticle des ensembles de mots-clés
plus pertinents qu’habituellement
(ensembles appelés « signature »
dans le système).
Ces profils permettent une utilisation
bibliométrique du système : au-delà
de la simple recherche de ressem­
blance entre deux articles, liée à des
thématiques communes, l’utilisateur
peut formuler aisément des requêtes
plus complexes, pour trouver par
exemple l’ensemble des articles de
tel auteur cités par tel ensemble
d’auteurs et contenant tels éléments
dans leur profil, rechercher les plus
petits hyperonymes communs aux
profils des articles de tel ensemble
d’auteurs pour approcher les théma­
tiques communes, etc.
Le présupposé et la limite de cette
approche sont ceux que l’on retrouve
pour tout système d’indexation à
mots-clés : il ne s’agit pas ici de
retrouver la connaissance mais de
partir du principe que la similitude
lexicale fonde partiellement la simi­
litude sémantique. Les avantages de
ce système par rapport à d’autres
sont liés à la manipulation aisée de
syntagmes lemmatisés extraits en
nombres significatifs, plusieurs cen­
taines.
La recherche d’un article dans la
base peut donc se faire sur les
auteurs, les mots du titre et des
ensembles de syntagmes utilisés
comme mots-clés. Ainsi, retrouver
les articles « voisins » à un article
donné, consiste en la comparaison
des signatures pour classer les ar­
ticles en fonction du pourcentage de
syntagmes communs. En quelques
secondes, les articles d’un congrès
sont classés en fonction de celui que
vous avez choisi, le vôtre.
On peut aussi constater, dans ce cor­
pus, qu’il existe de grandes familles
de pensées, car à part quelques ré­
férences mondiales (Hoek et Brown,
par exemple) les références sont
celles de la famille. Il y a peu de ré­
férences extérieures entre Europe et
Asie.
plex queries, such as to find all the
articles by an author cited by a certain
set of authors and containing certain
elements in their profile, search for
smaller hyperonyms common to the
profiles of articles by that set of authors
to address common topics, etc.
«neighbour» articles related to a
given article, we compare the signatures in order to rank the articles by
the percentage of common phrases.
In a matter of seconds, the conference
articles are ranked based on the one
you selected, yours.
The presupposition and limitation of
this approach is that keywords can be
indexed for any system. This is not
about finding knowledge, but about
the principle that lexical similarity is
partially based on semantic similarity.
The advantages of this system compared to others are related to the easy
handling of large numbers (several
hundred) of stemmed phrases.
In the corpus, there are large families
of thoughts; this is because, apart
from some global references (e.g.,
Hoek and Brown), references come
from the family. There are few references outside of Europe and Asia.
It is therefore possible to search for
an article in a database by author, the
words in the title, and set of phrases
used as keywords. Therefore, to find
5.2 - Corpus 2: Use of
concepts and topics
The second corpus is an academic
corpus in French, representative of
documents for which geotechnical
design experts work.12
5.2 - Corpus 2 : Usage des
concepts et thématisation.
Ce second corpus est francophone et
académique, représentatif des docu­
ments à partir desquels les experts
géotechniciens travaillent.12
9 - Le prototype de MKD comprend 50 modules écrits en PHP et Perl, dialoguant avec une base de données MySql / The MKD prototype comprises 50 modules written in PHP and Perl,
interfacing with a MySQL database.
10 - La fonction TF/IDF a été utilisée pour cette sélection / The TF/IDF functionality was used for this selection.
11 - Environ 70% des références bibliographiques sont extraites, dans la mesure où les pratiques bibliographiques sont très variées, ce à quoi on ajoute fréquemment des références incorrectes, mal
formulées ou incomplètes, surtout dans les bibliographies de congrès / About 70% of the bibliographic references were extracted, since bibliographic practices vary significantly, often causing incorrect,
wrongly formulated, or incomplete references, especially in conference bibliographies.
12 - Lors des réunions du groupe de travail « les grands projets Alpins » il avait été montré que les spécialistes ne travaillent qu’avec un nombre limité de documents de référence et que ces documents
étaient différents d’un pays à l’autre, d’où la nécessité de constituer un fond commun pour favoriser le dialogue / During meetings of the «large Alpine projects» workgroup, it had been shown that
specialists work only with a limited number of reference documents and that those documents varied from country to country, hence the need to build a common basis for discussion.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
367
TECHNIQUE/TECHNICAL
Nb pages (approx) /
Number of pages
(approx.)
Titre / Title
Nb de syntagmes détectés Nb sans doublons / Number
of phrases detected Number without duplicates
Nb de syntagmes
retenus / Number
of phrases kept
Base initiale (issue du projet Ramcesh) / Starting database (from the Ramcesh project)
3 631
Dossier pilote (Centre d’Etude des Tunnels France) /
Pilot records (French Tunnel Research Centre - CETU)
150
9 804 / 4 315
53 81 (+1 750)
Articles du Congrès de Monaco 2008 (81 articles) /
Articles from the Monaco Conference 2008 (81 articles)
800
20 757 / 7 602
5 654 (+273)
Textes de base / Base texts :
• Eurocode 7 (code européen de mécanique des sols) /
Eurocode 7 (European Soil Mechanics Code)
• Cours de Béton, Méca-sol, Méca-roche, Stabilité des Pentes /
Concrete Structures, Soil Mechanics, Rock Mechanics, Slope Stability
• Fascicule 67, Fascicule ESD / Booklet 67, Booklet ESD
500
17 544 / 11 597
5 861 (+207)
Articles du congrès de Lyon 2011 (116 articles) /
Articles from the Lyon Conference 2011 (116 articles)
1 000
25 315 / 12 832
5 952 (+191)
Articles du congrès de Lyon 2014 (83 articles) :
Articles from the Lyon Conference 2014 (83 articles)
1 100
33 453 / 11 294
5 995 (+43)
120
4 417/ 3 411
6 039 (+44)
4 Recommandations AFTES / 4 AFTES recommendations 13
• Reconnaissance à l’avancement pour les tunneliers /
Acknowledgement of advancements for tunnellers
• Technologie du boulonnage / Nailing technology
•C
aractérisation des incertitudes et des risques géologiques, hydrogéologiques et
géotechniques / Description of geotechnical, hydrogeological, and geological risks and
uncertainties
• L a conception, le dimensionnement et la réalisation de voussoirs préfabriqués en béton de
fibres métalliques / The design, dimensioning, and production of prefabricated voussoirs
from reinforced concrete
Tableau 2 - Constitution du corpus 2 / Make-up of the corpus 2
Ce corpus a fourni plus de 51 000
syntagmes différents, dont seule­
ment moins de 6000 ont été retenus
et incorporés à la base de données.
Retenir ces syntagmes significa­
tifs a été le résultat d’une analyse
d’expert ; ce travail nécessaire
peut paraître fastidieux, mais ren­
force l’intérêt du travail collaboratif,
d’autant qu’il a été ici fourni dans le
cadre de la constitution ex nihilo de
notre corpus, l’extension de celui-ci
nécessitant forcément un investis­
sement moindre14.
L’ensemble des syntagmes du cor­
pus 2 a été subdivisé en plusieurs
cartes heuristiques, comme indiqué
dans le tableau ci-dessous :
This corpus provided more than
51,000 different phrases, of which
fewer than 6,000 were kept and incorporated into the database.
Collecting these significant phrases
was the result of an expert analysis. Such necessary work may seem
tedious, but it reinforces the value of
collaborative work, especially as pro-
Nb de syntagmes
/ Number of
phrases
Nom du graphe /
Chart name
Savoir mécanique /
Mechanical knowledge
296
Propriété des choses / Ownership
164
Géologie / Geology
819
Savoir chimique /
Chemical knowledge
56
Mécanique des sols /
Soil mechanics
358
Hydrogéologie / Hydrogeology
245
Savoir cindynique /
Risk analysis knowledge
285
Mécanique des roches /
Rock mechanics
Technique de projet /
Project technique
74
Phénomène physique /
Physical phenomenon
77
Géologie pratique /
Practical geology
234
Techniques de modélisation /
Modelling techniques
43
Techniques de confortation /
Stabilisation techniques
213
Techniques de fondations /
Foundation techniques
146
Techniques de mesures et d’essais
397
/ Measuring and testing techniques
Techniques pour pentes /
Techniques for slopes
215
Techniques pour tunnel /
Techniques for tunnels
366
Ouvrages / Structures
241
Matériel de chantier /
Project material
405
Matériau manufacturé /
Manufactured material
192
Administration / Administration
292
Tunnel
228
Relation métier /
Industry relationship
71
Anti-lexique / Lexicon blacklist
30 339
Total syntagme en base /
Total base phrases
5 427
Nom du graphe /
Chart name
Nb de syntagmes
/ Number of
phrases
vided here in the development of our
corpus from scratch, which can be
extended without necessarily requiring
a major investment14.
All of the phrases from corpus 2 were
subdivided into multiple mappings, as
shown in the table below:
Nom du graphe /
Chart name
Nb de syntagmes
/ Number of
phrases
Tableau 3 - Sous-domaines pour le corpus 1 (lors de la réalisation des cartes certains syntagmes ont été rejetés dans l’anti-lexique) /
Subdomains for corpus 1 (During the production of the mappings, some phrases were rejected in the lexicon blacklist.)
368
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
TECHNIQUE/TECHNICAL
Les graphes listés dans le tableau 2
représentent le cœur du métier15 et
sont redéfinissables à la demande.
Ils sont LE lexique du métier à une
date donnée et pour un corpus
donné, puisqu’ils sont évolutifs. Ils
sont facilement gérés par l’utilisa­
teur qui le modifie et le complète
à la demande. A partir des graphes
en ligne, chaque utilisateur (ou
groupe d’utilisateur) peut facilement
(à l’aide de MindManager) s’ap­
proprier les graphes en modifiant
leur arborescence, en ajoutant (ou
retranchant) des syntagmes de
façon à avoir une représentation
personnalisée du domaine traité.
Les différents essais réalisés au
sein d’organisations profession­
nelles tendent à indiquer que les
variations personnelles sont peu
nombreuses, ce qui permet de défi­
nir un cadre de référence commun,
mais souvent défendues par leurs
tenants, ce qui justifie d’en tenir
compte au sein d’une carte person­
nelle, par exemple.
L’utilisation des cartes heuristiques
construites par les experts permet
aussi la thématisation de l’en­
semble des articles en comparant la
signature de chaque article avec la
liste des syntagmes d’une carte. En
se fixant un seuil sur la proportion
de syntagmes communs on obtient
la liste des articles qui traitent le
thème de la carte. Cette thématisa­
tion est utile en enseignement, pour
illustrer une partie de cours ou en
recherche quand un thésard veut
approfondir un petit sous domaine.
On a pu voir que le thème « feu en
tunnel » a été particulièrement traité
par abondance d’articles, après les
incendies du tunnel du Mont-Blanc,
du tunnel du Tauern et du tunnel du
Saint Gothard.
6 - Maintenance de la base
lexicale
La base, c’est-à-dire l’ensemble des
syntagmes couvrant le domaine, ne
peut être construite en une seule
fois, il faut aussi ajouter les nou­
veaux concepts qui apparaissent et
suivre l’actualité. Son évolution est
donc primordiale. Le processus est
le suivant :
Un nouvel ensemble de documents
est analysé et les syntagmes de ces
documents sont recueillis (Module
splitplus de l’outil MKD) (Faure et
al., 2014)
Une comparaison avec ceux déjà en
base et dans l’anti-lexique, permet
de sélectionner les nouveaux syn­
tagmes. Ces nouveaux syntagmes
sont alors placés dans le (ou les)
graphe heuristique de façon visuelle
par un expert. Un outil vérifie que
l’unicité des syntagmes au sein d’un
graphe est respectée. Quand tous
les nouveaux syntagmes ont été in­
tégrés dans les graphes, la base de
données est reconstruite avec tous
les graphes. La base construite, de
nombreuses vérifications peuvent
être faites pour « valider » le décou­
page en graphes et le modifier si
nécessaire.
Celui qui construit les graphes uti­
lise les syntagmes détectés qu’il sé­
lectionne (les non sélectionnés sont
rangés dans un anti-lexique afin de
The charts listed in Table 2 show the
core of the work15 and can often be
redefined as needed. They are THE
industry lexicon as of a given date and
for a given corpus, because they are
scalable. They can easily be generated
by the user who modified them and
submits the request. From the online
charts, each user (or use group) can
easily (in MindManager) arrange the
charts by changing their tree, adding
(or removing) phrases in order to have
a customised representation of the
targeted domain. The different tests
conducted within professional organisations tend to show that custom
variations are somewhat extensive,
which makes it possible to define a
common framework, often defended by
those involve, which justifies having
them in a custom chart, for example.
Using mappings built by experts also
makes it possible to group sets of
articles by topics by comparing the
signature of each article with the list
of phrases in a mapping. By setting a
threshold on the proportion of common phrases, we get a list of articles
on the topic in the mapping. Such
topics are useful in teaching because
they illustrate an area of the course
or research that a PhD may want to
expand further. For example, we could
see that the topic «fire in tunnel» was
heavily covered by a large number
of articles, after the fires in the Mont
Blanc Tunnel, the Tauern Road Tunnel,
and the Gotthard Tunnel.
6 - Maintenance of the
lexical database
The database, which stores all of the
phrases covering the domain, cannot
be built all at once. It must be updated
as new concepts appear and keep up
with developments. It therefore is
constantly changing. The process is
as follows:
A new set of documents is analysed,
and the phrases from those documents
are gathered together (splitplus module
in the MKD tool) (Faure et al., 2014).
New phrases are selected by comparing against the phrases already in the
database and the lexicon blacklist. The
new phrases are then visually added
to the mapping(s) by an expert. A tool
verifies the phrases within a chart are
truly unique. When all the new phrases
have been added to the charts, the
database is rebuilt with all the graphs.
With the database built, there are lots
of verifications that can be done to
«validate» the allocation of charts and
adjust them as needed.
The person who builds the charts uses
phrases selected from those detected
(non-selected phrases are added to a
lexicon blacklist so that they are no
longer detected) or other phrases, such
as phrases from existing glossaries, to
complete the tree. Experts are therefore
totally free in their selections. When all
of the charts are in the database, the
lexicon blacklist is checked to ensure
that it does not contain phrases from
the database. The two sets must not
intersect so that the filter for new
phrases coming from an extension of
the corpus can be efficient.
As documents and even corpuses are
added, the database grows until it
contains all of the phrases used by the
13 - AFTES : Association Française des Travaux En Souterrain, membre de l’AITES/ITA, Association Internationale des Travaux En Souterrain/International Tunneling Association / AFTES: Association
Française des Travaux En Souterrain, member of the AITES/ITA, International Tunnelling Association.
14 - Même si nous avons pu constater avec le corpus 1 que la décroissance du nombre des syntagmes nouveaux, mis en base à chaque étape, n’est pas très marquée. Pour ce corpus 1, cela vient du
fait que chaque congrès international est en fait local à 70%, que les particularismes locaux sont très importants, que les thèmes de chaque congrès sont différents et enfin que la langue anglaise n’est
pas (sauf à Vancouver) la langue du pays, ce qui donne souvent lieu à des formulations novatrices sinon étranges / We were able to see with corpus 1 that the decline in the number of new phrases
with each step is not very significant. For this corpus 1, this comes from the fact that each international conference is actually 70% local; local particularities are very significant, the themes of each
conference are different, and since (with the exception of Vancouver) the language of the country is not English, which often results in creative or strange phrasings.
15 - Le métier traité dans ces exemples est celui du géotechnicien spécialisé pour les tunnels, mais en fonction du corpus de textes utilisés, ce pourrait être un tout autre métier / The industry targeted in
these examples is that of a geotechnical designer specialised in tunnels, but because of the corpus of texts used, it could be any other industry.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
369
TECHNIQUE/TECHNICAL
ne plus avoir à les sélectionner) ou
des syntagmes autres, comme ceux
de nomenclatures existantes, pour
compléter l’arborescence. L’expert
est donc totalement libre de ses
choix. Quand tous les graphes sont
mis en base, on vérifie que l’an­
ti-lexique ne contient aucun des
syntagmes de la base, ces deux en­
sembles de syntagmes sont disjoints,
afin que le filtre vis-à-vis des nou­
veaux syntagmes provenant d’une
extension du corpus, soit efficace.
Documents après documents ou
plutôt corpus après corpus, la base
croît jusqu’à contenir tous les syn­
tagmes utilisés par la profession. En
bureau d’étude, la base construite
avec les documents de référence
utilisés par les ingénieurs du bureau
devient un aide-mémoire listant les
concepts du domaine, ceux utiles
aux projets.
Cette maintenance, si elle est faite
de façon régulière et systématique,
peut aussi être une veille techno­
logique d’un domaine où les nou­
veautés d’un flux de documents
techniques sont naturellement dé­
tectées.
Chaque syntagme gardant référence
au texte d’où il provient, lequel est
daté, une étude temporelle pour
recherche d’antériorité sur l’usage
des syntagmes/concepts (évolution
du vocabulaire d’un domaine) peut
être faite par simple interrogation de
la base.
Ces bases lexicales sont aussi des
vecteurs de connaissance en ensei­
gnement16, mais aussi pour la fran­
cophonie quand chaque association
technique17 cherche à promouvoir le
savoir français.
7 - Pour aller plus loin,
vers le recueil des
connaissances
Tel qu’il a été présenté à ce stade du
présent article, le système MKD est
essentiellement un projet d’aide à la
recherche d’information documen­
taire et de bibliométrie. Mais, une
autre ambition du système MKD est
d’utiliser les données documentaires
dans un but d’aide à la représenta­
tion et la gestion des connaissances.
A cette fin, il utilise le granule de
connaissances, créé pour le sys­
tème, et décrit plus exhaustivement
dans d’autres travaux [Faure, 2006],
[Faure, 2007], mais dont nous pré­
sentons ici quelques éléments.
• Le granule de
connaissances
L’approche générale du projet qui a
conduit au système MKD, présentée
dans l’introduction de cet article,
reste valide ; en conséquence, il ne
s’agit pas de combiner des éléments
conceptuels ou de signification mais
bien plutôt de rendre compte au plus
près du sens présent au sein des
documents qui composent le corpus.
On s’intéresse pour cela aux procé­
dés de représentation du discours,
comme celui de la DRT (Discourse
Representation Theory [Kamp et
Reyle, 1993]). Initialement mis au
point pour mieux appréhender les
anaphores ou cataphores gram­
maticales dans le discours, l’intérêt
majeur de ce type de procédé pour
notre usage, est que la réalité recou­
vrée par les termes employés, com­
parable aux instances des concepts
des modélisations formelles, est
représentée indépendamment des
termes qui la désignent, ainsi que
profession. In an engineering department, the database built with reference
documents used by the department’s
own engineers becomes a check-list
containing the concepts of the domain,
which are useful for projects.
Whether performed on a regular and
consistent basis, this maintenance
can also be a technical monitoring of
a domain, by which new ideas from
a stream of technical documents are
detected naturally.
Because each phrase keeps a reference
to its originating text, which is dated, a
time-based study to look for the historical use of phrases or concepts (changing terminology within a domain) can
be carried out using simple database
queries.
These lexical databases also show
knowledge areas in teaching16 and
French when technical associations17
seek to promote French know-how.
7 - To go further, to collect
knowledge
As it has been described so far in this
article, the MKD system is essentially a
project aimed to improving the search
for information from documents and
bibliometrics. However, another goal
of the MKD system is to use the documentation data to make it easier to
display and manage knowledge. For
this, it uses the granule of knowledge,
created for this system and described
in more detail in other works [Faure,
2006], [Faure, 2007]. We describe
some elements of it here.
that led to the MKD system, presented
in the introduction of this article,
remains valid. Accordingly, it does
not combine conceptional elements
or meaning, but rather it provides the
most accurate meaning based on the
documents that comprise the corpus.
For this, we use methods for representing discourse, such as the Discourse
Representation Theory (DRT [Kamp
and Reyle, 1993]). Initially developed
to better understand grammatical
anaphora and cataphora in discourse,
the key interest of this type of method,
for our purposes, is that the reality
covered by the terms used, comparable to instances of formal modelling
concepts, is independently represented by the terms that designate
it, along with the various necessary
quantifiers.
This makes it possible to represent a
changing discourse, in which a single
element may be apply at various levels
of genericity, mainly based on multiple
viewpoints, indicating metaphoric and
metonymic elements so commonly
found in language.
In other words, this indicates the designation of a single element (e.g., a
segment) using other terms (e.g., the
tunnel wall).
Relationships between different syntagmatic elements extracted from the
text are therefore supplemented with
a universe and a model of universe,
where, if needed, each element can be
represented, along with its equivalence
relationships with other elements.
• The granule of knowledge
The general approach of the project
16 - On peut attacher à chaque syntagme, sa définition, une image ou un lien / Each phrase can also be associated with its definition, an image, or a link.
17 - Les travaux de la Commission pour la Francophonie du Comité Français de Mécanique vont dans ce sens / The French-speaking Commission of the French Committee on soil Mechanics is working
toward this.
370
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
TECHNIQUE/TECHNICAL
Phrase / Sentence
les divers quantifieurs nécessaires.
Cela permet de représenter un
discours évolutif, où un même élé­
ment peut être désigné selon divers
niveaux de généricité mais surtout
selon divers points de vue, rendant
compte des éléments métapho­
riques et surtout métonymiques si
fréquemment présents dans le lan­
gage.
En d’autres termes, cela permet de
rendre compte de la désignation
d’un même élément (par exemple :
un voussoir) par d’autres termes (par
exemple : la paroi du tunnel).
Les relations entre les différents
éléments syntagmatiques extraits
du texte sont donc complétées par
un modèle et un modèle d’univers,
où, au besoin, chaque élément peut
être représenté, ainsi que ses rela­
tions d’équivalence avec les autres.
(Tableau 3).
Le granule supporte la connais­
sance. Cette connaissance est dans
les textes sous forme, en général,
déductive, du genre si : contexte
alors : autre contexte. L’analyse
automatique des textes, ceux du
corpus, permet de sélectionner des
fragments de texte, deux ou trois
phrases consécutives, qui vont
être transformées, en mode super­
visé par un expert, en granule de
connaissance, structure définie dans
le cadre du système MKD.
Un granule de connaissances com­
porte plusieurs phrases, qui re­
groupent un syntagme thème et un
ensemble de syntagmes qui forment
le prédicat associé à ce thème. Une
‘relation métier’ relie thème et pré­
dicat. Chacune de ces phrases cor­
respond à un objet et les propriétés
qui lui sont fixées dans le cadre du
granule. Ces propriétés ne sont pas
exhaustives, mais correspondent
à ce qui apparaît dans le cadre
Pierre rencontre Julie.
Il la salue / Peter meets Julie.
He greets her.
Jean construit le tunnel de Chartreuse.
Il collabore avec Philippe. / John is
building the Chartreuse Tunnel.
He is collaborating with Philip.
Représentation /
Representation
Modèle d’univers /
Universal model
Univers / Universe
X, Y, Z / X, Y, Z
X rencontre Y / X meets Y
Z salue Y / Z greets Y
Pierre, Julie / Peter, Julie
X= Pierre / Peter
Y = Julie / Julie
Z = il / he
X=Z/Z
X, Y, Z / X, Y, Z
X construit Y / X is building Y
X collabore avec Z / X is
collaborating with Z
Jean, Philippe / John, Philip
Tunnel de Chartreuse /
Chartreuse Tunnel
X = Jean / John
Y = tunnel de Chartreuse /
Chartreuse Tunnel
Z = Philippe / Philip
X = il / he
Tableau 4 - Exemple de représentation d’une phrase en utilisant la DRT / Sample representation of a sentence using DRT.
du document à partir duquel il est
construit.
A chaque occurrence d’un syntagme
au sein d’un granule correspond un
ou plusieurs individus dans l’univers
propre au granule, auxquels peut
(ou non) correspondre un intervalle
voire une valeur au sein du modèle
d’univers ou une équivalence au
sein du granule. Par ailleurs, il per­
met de prendre en compte les pro­
blèmes de quantification.
The granule supports knowledge. This
knowledge is usually deductive within
text, such as if: context, then: other
context. The automated analysis of the
texts in the corpus allow fragments of
text to be selected, such as two or three
consecutive sentences, which will be
transformed (under the supervision of
an expert) into a granule of knowledge
whose structure is defined as part of
the MKD system.
For each occurrence of a phrase within a granule, there are one or more
individuals in the granule universe to
which an interval or value within the
universal model may (or may not)
correspond or an equivalence within
the granule. It can also account for
quantification problems.
Each of the sentences in a granule is
justified in the broader environment
of the granule, which forms a context,
describes a situation, and also generally describes a causality (called an
implication) by distinguishing the
sentences as premises and a conclusion. For MKD, the implication may
be an obligation, a recommendation,
a consequence, a danger, or a negation.
Chacune des phrases d’un granule
se justifie dans l’environnement
plus large du granule, qui sert à for­
mer un contexte, décrire une situa­
tion et permet également de décrire
une forme générique de causalité
(nommé implication) par une répar­
tition des phrases en prémisses et
conclusion. Pour MKD, l’implication
peut être, obligation, recommanda­
tion, conséquence, danger, négation.
A granule of knowledge consists of
multiple sentences that include a
topic phrase and a set of phrases forming the predicate associated with
that topic. An ‘industry relationship’
combines a topic and a predicate.
Each of the sentences corresponds
to an object and the properties linked to it as part of the granule. These
properties are not exhaustive; they
correspond to what appears in the
document from which they were
built.
Lorsque l’utilisateur combine plu­
sieurs granules, il établit la similarité
de plusieurs occurrences de syn­
tagmes selon sa conviction en fonc­
tion de contraintes dépendant du
modèle d’univers propre à chaque
granule (ce qui correspond, autre­
ment dit, à une fusion de granules
contrainte par les modèles d’uni­
vers). Une approche similaire avait
été envisagée par [Porter et Clark,
1997] pour leurs knowledge com­
ponents. Deux granules combinés
comportent donc un même modèle
d’univers, ce qui permet de consti­
tuer un « profil de projet », c’est-
Figure 1 - Schéma du granule / D
iagram of the granule.
When users combine multiple granules, they establish the similarity
between multiple occurrences of
phrases based on their conviction
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
371
TECHNIQUE/TECHNICAL
à-dire un ensemble de granules
combinés autorisant l’esquisse, à
partir d’éléments documentaires
potentiellement disparates, d’un
ensemble plus vaste correspondant
aux besoins de l’utilisateur.
Lors de sa construction, le granule
candidat est comparé aux granules
déjà en base et soit il est retenu
comme granule, soit il modifie un
granule existant de façon à assurer
la non redondance de la connais­
sance dans la base. La référence au
texte origine du granule est conser­
vée. (Faure et al, 2008)
• Nouvelle forme d’ontologie
La construction proposée à partir
des cartes heuristiques et des gra­
nules revient à construire une on­
tologie de domaine en différenciant
la mise en œuvre suivant le type de
relation. Les relations de subsomp­
tion et de voisinage sont traitées par
l’arborescence des cartes heuris­
tiques. Les autres relations appe­
lées « relation métier » (une carte
leur est réservée) sont au cœur du
granule dont le nombre de syn­
tagmes (les mêmes que ceux des
arborescences) est réduit. La figure
suivante montre cette équivalence.
Grace aux syntagmes identiques
entre deux cartes, des liaisons mul­
tiples lient les syntagmes et des
chemins ou des voisinages peuvent
être définis.
La construction de cette forme
d’ontologie correspond à un recueil
de connaissance sur un domaine.
L’extension du domaine se fait sous
forme incrémentale, à chaque nou­
vel ensemble de textes traités. Cet
ensemble, générant un lexique dont
seuls les éléments nouveaux sont
introduits dans la base de connais­
sance, augmente à chaque apport.
Ce recueil peut être interrogé de la
même façon que précédemment en
372
Relations /
Relationships
Phrase / Sentence
Modèle d’univers /
Universal model
Univers / Universe
SI / IF
Le coefficient de sécurité au
glissement d’un mur en béton armé
est inférieur à 1.5 / The safety
coefficient for the shifting of a
reinforced concrete wall is less
than 1.5.
Y est en Z / Y is made of Z
X caractérise Y /
X characterises Y
Coefficient de sécurité au
glissement, Mur, Béton
armé / Safety coefficient for
sliding, Wall, Reinforced
concrete
X = coefficient de sécurité au
glissement / safety coefficient
for shifting
Y = Mur / Wall
Z = béton armé / Reinforced
concrete
X < 1.5 / < 1.5
ALORS (modalité : recommandation) / THEN (procedure: recommendation)
Mettre une bêche à l’arrière de la
semelle dont la hauteur soit au moins
égale à l’épaisseur de la semelle /
Put a spade at the rear of the footing,
the height of it being at least equal to
the thickness of the footing
C caractérise A /
C characterises A
D caractérise B /
D characterises B
A à l’arrière de B / A behind B
Bêche, Semelle, Hauteur,
Epaisseur / Spade, Rear,
Height, Thickness
A = Bêche / Spade
B = Semelle / Rear
C = Hauteur / Height
D = Epaisseur / Thickness
C>D/>D
Tableau 5 - Exemple simplifié de granule / S
implified example of a granule.
recherchant les granules dont les
syntagmes, en tant que mots-clés
répondent à la question posée. Avec
un certain raffinement en sépa­
rant prémisses et conclusions, une
approche par causalité ou consé­
quences est réalisée, ce qui rap­
pelle les notions de chaînage avant
et chaînage arrière des moteurs
d’inférences des systèmes experts.
Quand la base sera assez large, la
réponse à que dois-je savoir dans
ce contexte « suite de syntagmes »
sera complète, sous la forme d’une
« suite de granules ».
based on constraints dependent on
the universal model of each granule
(which corresponds, in order words,
to a merger of granules limited by
the universal models). A similar
approach was described by [Porter
and Clark, 1997] as knowledge components. Two combined granules
therefore behave as a single universal model, which forms a «project
profile», a set of combined granules
allowing a broader set based on the
user’s needs to be sketched from
potentially disparate documentation
elements.
Figure 2 - équivalence d’ontologies / Equivalence of ontologies
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
During its construction, the candidate granule is compared to the
granules already in the database. It
is then kept as a granule, or the existing granule is updated to ensure
that there are no redundancies of
knowledge in the database. The reference to the original granule text is
saved. (Faure et al, 2008).
• New ontology form
The proposed construction based on
the mappings and granules forms a
domain-based ontology. The type of
relationship leads to a different process. Subsumption and neighbour
relationships are processed by the
mapping tree. Other relationships,
called «industry relationships» (with
their own reserved map) are the core
of the granule with a reduced number
of phrases (the same as those in the
trees). The following figure shows
this equivalence. Thanks to identical
phrases between two maps, multiples
connections link the phrases and
paths where neighbourhoods can be
defined.
Constructing this form of ontology
means collecting knowledge on a
domain. The domain is extended
incrementally with each new set of
TECHNIQUE/TECHNICAL
Les nombreuses liaisons entre les
syntagmes permettent de définir
des groupes sémantiques « mots
chargés de sens voisins » et ainsi
d’élargir les questions par glisse­
ment sémantique entre les mots
du groupe. Ces liaisons fondées sur
la répétition du syntagme évitent
des redondances. Par exemple, la
branche « loi de comportement »
est développée dans un seul
graphe, mais est présente dans
plusieurs par le simple rappel du
syntagme.
8 - Conclusion
Des résultats probants existent. En
trente années, d’essais en essais,
nous sommes passés de l’expert
perdu dans son monde ouvert,
submergé de règles de produc­
tion jamais en nombre suffisant, à
un expert dans un monde délimité
par un vaste thésaurus « fini », de
croissance contrôlée, et gérant des
granules composables pouvant re­
présenter jusqu’à un projet. Au fil
des documents traités dans une
coopération nécessaire, l’ontologie
de domaine s’élargit et restitue un
savoir contextuel.
Souhaitons que cette coopération,
déjà efficace pour des recomman­
dations, entre le CETU et l’AFTES
transforme ce prototype en un vrai
outil industriel au service du projet
de tunnel.
processed texts. This set, which
generates a lexicon from which only
the new elements are inserted into
the knowledge base, grows with
each new entry. The collection can
be queried in the same manner as
before, by searching for granules
whose phrases, as keywords, match
the submitted query. With some refinement to separate premises from
conclusions, an approach using
causality or consequences is formed, using the notions of forward
and backward chaining of inference
engines from expert systems. When
the database is large, the answer to
what should I know in this context
«based on the phrases» will be
complete, in the form of a «series of
granules».
Multiple connections between phrases
allow semantic groups of «words
with neighbouring meanings» to be
defined, thereby expanding questions
by means of a semantic shift between
the words in the group. These connections, which are based on repeated
phrases, prevent redundancies. For
example, the «behavioural law»
branch is shown in a single chart,
but it is presented as multiple charts
through a simple query of the phrase.
8 - Conclusion
The results are convincing. In 30
years of testing, we have moved from
an expert lost in his open-ended
world, buried beneath an ever-in-
Figure 3 - Exemple de graphe heuristique
manipulé par l’utilisateur / S
ample mapping
manipulated by the user
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
373
TECHNIQUE/TECHNICAL
De nombreux projets ont les mêmes
objectifs que le prototype MKD mais
ils reposent plus sur une recherche
d’algorithmes que sur une extraction
et organisation des données ; ainsi,
peuvent-ils englober d’immenses
domaines de la connaissance hu­
maine. Un exemple est le projet
Watson, soutenu par IBM Corp. Tou­
tefois, l’inconvénient d’une telle ap­
proche est qu’elle paraît moins bien
adaptée aux besoins des utilisa­
teurs. De plus, l’approche MKD est
centrée sur un contexte, circonscrit
aux éléments du corpus, tandis que
les requêtes sont restreintes à leurs
seuls éléments constitutifs. C’est
pourquoi MKD est sans aucun doute
plus adapté aux entreprises et/ou
aux équipes de recherche
9 - Remerciements
Les auteurs remercient Mme Bou­
langer, professeur emeritus de
l’université Lyon3, Mr Thimus, pro­
fesseur emeritus de l’université
catholique de Louvain la Neuve et
membre du conseil scientifique du
CETU, pour leurs encouragements à
poursuivre la réalisation du système
et leurs collègues, Mme Pernoo, bi­
bliothécaire à l’ENS de Lyon, Mme
Larive et Mr Mercusot ingénieurs
du Centre d’Etude des Tunnels pour
leurs discussions constructives. t
following, what we have to know about
this context for proceeding it.
Hopefully, this cooperation between
the CETU and the AFTES, which is
already effective for recommendations,
will transform this prototype into a real
industrial tool that can be used as part
of a tunnel project.
9 - Acknowledgements
Many projects share the goals of MKD
project, but rely on search algorithms
rather than data extraction and organization ; this way, they can encompass
huge spans of human knowledge. One
such project is Watson, backed by IBM
Corporation. The downsize of such an
approach, however, is that it seems
to be less adaptable to end-users.
Compared with Watson, the huge IBM
project, MKD which share with Watson
the same goals, appears to be sized
for offices or research teams, with a
more accurate answer to questions
The authors thank Ms Boulanger,
professor emeritus of the University
of Lyon 3, and Mr Thimus, professor
emeritus of the Catholic University of
Louvain la Neuve and a member of
the CETU’s scientific board, for their
encouragement to continue developing the system, and their colleagues,
Ms Pernoo, librarian at the ENS in
Lyon, Ms Larive, and Mr Mercusot, engineers at the French Tunnel
Research Centre, for their constructive
discussions. t
Lexique
Glossary
Syntagme : dans MKD, le mot syntagme désigne un groupe de mots
sémantiquement indépendant, c’est-à-dire qui peut désigner un (et un
seul) élément identifiable. Un syntagme est construit autour d’un noyau,
un mot central, ici un nom (d’où la dénomination de syntagme nominal).
Syntagm: in MKD, the word syntagm means a group of semantically independent words, i.e. words that can designate one (and only one) identifiable
element. A syntagm is built around a node, which is a central word (a noun
here, hence the term nominal syntagm.
Ontologie : objet informatique cherchant à représenter et structurer les
concepts d’un domaine, figurés par des éléments de lexique, selon des
relations pertinentes pour un objectif donné.
Ontology: a computational object intended to represent and structure domain
concepts, represented by lexical elements, based on relevant relationships
for a given purpose.
Prototype MKD : ensemble de logiciels développés dans le cadre de ce
projet pour vérifier le bien-fondé de l’approche proposée. Ces logiciels ou
programmes sont écrits soit en langage PHP ou en langage Perl, langages
connus, adaptables à toutes plates-formes et bien adaptés au prototypage
incrémental que l’avancée du projet nécessitait.
MKD prototype: a software package developed as part of this project to test
the validity of the proposed approach. These software programs are written
in either PHP or Perl, known languages supported on all platforms and well
suited to the incremental prototyping required for the project to move forward.
Base de données MySql : dérivé du langage de requête SQL, le langage
MysQl est un langage répandu et libre, souvent associé au langage PHP
pour classer et sauvegarder des données.
Métonymie : figure de proximité qui remplace un mot par un autre,
contextuellement proche. Un « verre » désigne ainsi un gobelet par la
matière dont il est le plus souvent constitué, au point que l’on évoque
parfois des « verres en plastique ».
Anaphore : grammaticalement, une anaphore est une référence à un
élément déjà cité dans le texte, le plus souvent en utilisant une autre unité
lexicale (un pronom, par exemple). Les anaphores sont fréquemment
source d’ambiguïtés.
Catachrèse : extension de la signification d’un mot ou une expression,
généralement en lui ajoutant un sens figuré. Les figures de style sont des
formes de catachrèse.
Polysémie : fait d’avoir plusieurs sens (mot polysémique : mot possédant
plusieurs sens).
374
creasing number of production rules,
to an expert in a world bounded by a
vast «finished» lexicon, growing in
a controlled manner and managing
modular granules that can represent
up to one project. Through documents processed through necessary
cooperation, the domain’s ontology
is expanding and providing contextbased knowledge.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
MySQL database: an offshoot of the SQL query language, MySQL is a free,
widely-used language, often paired with the PHP language to organise and
store data.
Metonymy: a similar word or phrase that replaces one word with another,
contextual similar word. A «glass» refers to a drinking cup by the material
most often used to make it, to the point that people sometimes talk of «plastic
glasses».
Anaphora: grammatically, an anaphora is a reference to an element already
cited in the text, most often by using another lexical unit (e.g., a pronoun).
Anaphora frequently cause ambiguity.
Catachresis: an extension of the meaning of a word or expression, usually
by adding a figurative meaning. Figures of speech are forms of catachresis.
Polysemy: having multiple meanings (polysemic word: a word with multiple
meanings).
TECHNIQUE/TECHNICAL
Bibliographie / Bibliography
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
375
COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS
BESSAC : 40 ans en souterrain
L’entreprise toulousaine fête cette année son 40ème anniversaire.
Une bonne occasion de revenir sur l’histoire de cette entreprise
spécialisée dans la construction de tunnels et de microtunnels.
Jean-Noël LASFARGUE
BESSAC
1975 - 1980 : Fonçages et forages horizontaux Les premiers tunneliers
En janvier 1975, Michel Bessac quitte l’entreprise paternelle de Réalmont
dans le Tarn, pour créer sa propre société, Fonçages & Forages Bessac,
spécialisée dans la réalisation de forages et de fonçages horizontaux.
Les matériels spécifiques à ces travaux sont fabriqués dans l’atelier de l’entreprise. Un modèle qui perdurera et qui sera, tout au long de ces 40 années,
une image de marque.
1980 - 1990 : Développement du tunnelier
à attaque ponctuelle
Après les deux chantiers de Nanterre, en 1978 et 1979, un succès commercial important vient confirmer les atouts du tunnelier à attaque ponctuelle : la construction d’un collecteur d’assainissement de 3,50 mètres
de diamètre à La Courneuve (Seine-Saint-Denis). Cette première incursion
en Ile-de-France, avec un statut d’entreprise générale et non plus comme
sous-traitant, sera une référence importante pour le développement de cette
technique et c’est autour de celle-ci que l’entreprise se développera dans
les années qui suivront.
Rapidement, en 1976, Michel Bessac s’appuie sur ses talents d’entrepreneur, de mécanicien mais aussi d’inventeur pour proposer une solution
alternative au fonçage : la pose de voussoirs en fonte à l’avancement, à
l’abri d’un bouclier hydraulique. Le premier tunnelier Bessac est né.
L’innovation permet de gagner un appel d’offres pour la construction d’un
passage pour piétons sous les voies ferrées du Capitole à Toulouse. Le creusement et la pose des voussoirs sont manuels.
Au cours de cette période, l’entreprise réalisera 7,5 km d’ouvrages sur près
de 70 chantiers. Les ouvrages réalisés seront essentiellement des traversées de voies ferrées, routes, autoroutes ou canaux pour des gazoducs, de
l’adduction d’eau ou de l’assainissement.
L’entreprise gagnera aussi quelques marchés de réalisation de collecteurs
d’assainissement par fonçage sur des grands linéaires. Les besoins en
France dans ce domaine étant alors importants, la construction de ce type
d’ouvrage deviendra une des principales activités de l’entreprise.
Ces années voient aussi la fabrication d’une première machine d’abattage
hydraulique qui était destinée à remplacer le creusement manuel. Un premier prototype a été installé dans une tête de fonçage pour la réalisation
d’un collecteur à Pau. Après plusieurs mises au point, cette machine, appelée « taupe», sera installée dans le bouclier du passage pour piétons de Toulouse, pour constituer le premier modèle de tunnelier mécanisé à attaque
ponctuelle Bessac. Celui-ci permettra ensuite le creusement de 2 tunnels à
Nanterre en Ile-de-France.
376
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
Les premiers modèles ne permettaient pas le creusement sous la nappe
phréatique. Il faudra attendre 1985 pour voir la construction du premier
tunnelier à confinement par air comprimé qui permettra de creuser sous
l’eau un collecteur pour le Département du Val-de-Marne à Maisons-Alfort.
Cette même année, l’acquisition de la construction de la conduite forcée du
Caudéran-Naujac à Bordeaux, permettra à l’entreprise de s’affirmer avec la
double activité d’entrepreneur et de constructeur de tunneliers. Ce tunnel de
2 kilomètres de longueur et de 4,50 mètres de diamètre, à creuser dans une
géologie difficile, sous la nappe, représentait un véritable défi. Il permettra
à Bessac de gagner ses lettres de noblesse dans le monde des travaux
souterrains.
Une trentaine de tunneliers à attaque ponctuelle seront fabriqués pour réaliser des ouvrages de 1,80 mètre à 5,30 mètres de diamètre. Aujourd’hui,
COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS
10 tunneliers à attaque ponctuelle sont opérationnels sur le parc de l’entreprise.
En 1983, l’entreprise quitte Réalmont pour installer son siège près de Toulouse, à Saint-Jory. Le tunnel de Bordeaux sera le dernier réalisé en voussoirs
en fonte. Les voussoirs des ouvrages qui suivront seront en béton armé.
En mars 1984, la raison sociale change et Fonçages et Forages Bessac
devient CSM Bessac (Creusement et Soutènement Mécanisé Bessac).
Après un premier chantier important à Berlin gagné en groupement avec
Solétanche, d’autres acquisitions suivront dans cette période, de Valparaiso
à Hong-Kong, de Swansea à Genève…
Cette démarche s’avérera cruciale pour la croissance de l’entreprise.
2000 - 2010 : La diversification technologique
1990 - 1995 : Se renforcer pour aller plus loin
En 1990, Michel Bessac décide de renforcer l’entreprise en faisant appel à
un actionnariat extérieur. Solétanche entre dans le capital de l’entreprise.
Michel Bessac accompagnera cette prise de participation jusqu’en 1996,
année où il quittera l’entreprise.
Solétanche deviendra alors l’actionnaire unique.
Cette période verra la montée en puissance du creusement au tunnelier sous
confinement par air comprimé.
Ce type de machine s’imposera sur le marché des tunnels pour l’assainissement et les galeries techniques grâce à ses capacités de creusement en
milieu urbain. Par exemple, l’entreprise réalisera, ces années-là, pour le
département du Val-de-Marne (DSEA) 5 km d’ouvrages (les collecteurs VL6
Aval et Médian et le collecteur Fresnes-L’Haÿ-les-Roses), 1800 m de tunnel d’assainissement sous le centre de Toulouse, une galerie CPCU sous le
quai de la Rapée, un chantier difficile sur lequel 50 tirants de parois moulée
seront découpés au front, à l’avancement du tunnelier....
1995 - 2000 : Les premiers pas à l’export
Avec l’appui de sa maison mère, déjà très implantée à l’export, CSM Bessac
décide de s’ouvrir au marché international.
Cette décennie voit s’étendre le champ d’intervention des tunneliers à
attaque ponctuelle vers d’autres technologies, les tunneliers à attaque globale, et les microtunneliers.
Un premier chantier (10 km de collecteurs) réalisé avec 2 tunneliers à pression de terre (EPB) a été acquis à Bogota (Colombie), en 2000. En 2003,
l’entreprise construit son premier tunnelier EPB pour réaliser un collecteur
de 4 mètres de diamètre pour le SIAAP, à Valenton. Ce tunnelier sera réutilisé
aussitôt, pour réaliser un collecteur de 4,3 km à Alger.
Dans cette période, deux autres chantiers de 10 km de tunnels seront acquis
pour l’assainissement de Bogota.
Le premier ouvrage réalisé par fonçage au microtunnelier sera gagné en
2005, à Poitiers. Suivront des chantiers importants réalisés par cette technique comme l’émissaire de rejet en mer des Sables d’Olonne, ou celui
de Rabat, le collecteur de la Soie pour Lyon métropole avec un record de
longueur (980 m). Le développement de cette technique de construction
s’avèrera très rapide et l’entreprise se placera en quelques années parmi
les leaders en France.
Enfin, en 2003, l’entreprise réalisera son premier tunnel de métro, à
Toulouse, dans le cadre de la construction de la ligne B.
2010 - 2015 : La confirmation des choix stratégiques
Malgré une conjoncture défavorable pour le secteur de la construction, ces
années se révéleront très dynamiques pour CSM Bessac avec le gain de
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
377
COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS
Miami - Tunnel
d’assainissement
Ø 2,50 m.
chantiers prestigieux comme la galerie hydraulique du terminal méthanier
de Dunkerque pour EDF.
L’entreprise fera mieux que résister dans cette période de crise ; elle confirmera que l’ensemble des choix stratégiques de la précédente décennie
étaient les bons : l’export et la diversification technologique vers les tunneliers à attaque globale, vers la technique du microtunnelier et vers les
tunnels de gros diamètres.
Ceci se traduira, en 2015, par une forte croissance du chiffre d’affaires, avec
des chantiers d’envergure (métro de Singapour, projet Idris à Doha, tunnel
d’assainissement à Miami), et par une part de ce chiffre à l’export qui atteindra
70 %.
© Stéphanie Jayet
En 2013, les capacités d’innovation de l’entreprise seront récompensées par
un prix international délivré par l’International Tunneling Association pour le
développement d’une machine TDM (Tunneling Dismantling Machine) qui
avait démonté un tunnel de métro à Hong-Kong. t
378
Entretien avec Bernard Théron,
président de BESSAC
M T&ES - Bessac fête cette année ses 40 ans d’existence, vous êtes
président depuis près de 10 ans, comment vivez-vous cet événement ?
Bernard Théron - Avec beaucoup d’enthousiasme et également, avec une
certaine fierté.
De l’enthousiasme parce que l’entreprise est dans une phase de développement très favorable. Depuis 20 ans, nous doublons le chiffre d’affaires tous les
5 ans et aujourd’hui nous réalisons plus de 70% de notre activité à l’export.
Et un sentiment de fierté pour ce qu’est Bessac aujourd’hui et pour le formidable parcours réalisé depuis les premières années à Réalmont. Au cours
de ces 40 années, nos équipes auront réalisé plus de 300 km de tunnels.
Nous faisons un métier passionnant et difficile à la fois, mais si après 40 ans
nous sommes encore là, c’est que nous sommes parvenus à franchir tous
les obstacles.
La fierté c’est d’avoir acquis de belles affaires, souvent grâce à des astuces
ou des innovations techniques, comme le TDM, unique en son genre et qui
a reçu une reconnaissance internationale avec le prix de l’innovation de
l’International Tunnelling Association, ou d’être parvenus à nous imposer
dans des pays aussi divers et variés que Hong Kong, la Guinée équatoriale,
les USA, le Mexique, la Colombie, et j’en passe…
• un tunnel d’assainissement au Costa-Rica, creusé au tunnelier EPB dans
des roches volcaniques,
• 3 émissaires en mer pour une usine de dessalement au Chili réalisés par
fonçage au microtunnelier,
• 2 traversées de rivières au microtunnelier en Géorgie et en Azerbaïdjan
pour BP,
• 2 lots de tunnels d’assainissement au Qatar d’une longueur totale de
30 km, en 3 m et 4,50 m de diamètre.
• un lot du métro de Singapour,
Egalement, sur le plan de l’activité industrielle, nous livrons actuellement un
tunnelier EPB à Minsk pour le creusement d’une troisième ligne de métro de
la capitale Biélorusse.
M T&ES - Justement, pouvez-vous nous donner quelques exemples
de cette diversité de compétences que vous évoquez, en particulier à
l’international ?
Parmi nos chantiers internationaux les plus récents présentant un caractère
innovant particulier, je citerai :
• un tunnel d’assainissement qui relie 2 îles à Miami, réalisé avec un tunnelier mixte pression de boue/pression de terre,
M T&ES - Le mot de la fin ?
Cette aventure passionnante de 40 ans, nous la devons évidemment à nos
collaborateurs, à notre groupe, mais aussi et surtout à nos clients, maîtres
d’ouvrage et maîtres d’œuvre qui nous ont accompagnés et qui ont toujours
su nous faire confiance, même sur des chantiers très difficiles. t
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
M T&ES - Et en France ?
Nous avons depuis plusieurs années une agence en région parisienne dont
l’activité est soutenue, avec des chantiers de collecteurs d’assainissement
principalement, et actuellement nous sommes présents sur deux métros, à
Nice (le tramway souterrain) et à Paris avec le lot n° 2 de la ligne 14 du métro
RATP.
Propos recueillis par T&ES
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
Avis d’Experts AFTES
« Produits et procédés d’étanchéité innovants »
Système d’étanchéité projeté et confiné
MASTERSEAL 345
1 - Présentation du Système d’Etanchéité
Projeté et Confiné - MASTERSEAL 345 :
Le 17 décembre 2012, la Société BASF Construction Chemicals France S.A.S
– ZI Petite Montagne Sud – 10 rue des Cévennes – LISSES – 91017 EVRY Cedex, a sollicité auprès du Groupe de Travail n°9 de l’AFTES une demande d’attribution d’un « Avis d’Experts procédés ou produits d’étanchéité innovants ».
Cette demande s‘applique au Système d’Etanchéité Projeté et Confiné
(S.E.P.C) MASTERSEAL 345.
Mode de fonctionnement revendiqué
pour le S.E.P.C MASTERSEAL 345 :
380
Domaines d’utilisation revendiqués
pour le S.E.P.C MASTERSEAL 345 :
Cette demande concerne l’étanchéité adhérente au support, mise en œuvre
à l’extrados ou à l’intrados des parties suivantes d’ouvrages souterrains :
• Ouvrages annexes de tunnels neufs à géométrie complexe (par exemple,
où un nombre important de phases ne serait pas favorable à la mise en
œuvre d’une géomembrane synthétique) :
- Rameaux
- Garages en tunnel
- Aires de sécurité
- Postes incendie
- Niches, etc….
Le MASTERSEAL 345 est un procédé d’étanchéité projetable, composé :
• D’une couche d’étanchéité projetable à base de ciment et de polymères
modifiés. Cette couche est composée d’un copolymère éthylène-acétate
de vinyle (E.V.A), mélangé avec du ciment à durcissement rapide, formant
un film souple et étanche à l’eau.
• D’un confinement à base :
- soit d’un béton coulé, par exemple : béton du revêtement définitif de
l’ouvrage et dans ce cas il est considéré comme un procédé d’étanchéité extrados d’ouvrage souterrain,
- soit d’un béton projeté, armé et ancré de 5 cm minimum d’épaisseur et
dans ce cas il est considéré comme un procédé d’étanchéité intrados
de type « parapluie ». La présence de ce confinement à base de béton
projeté assure une protection de l’étanchéité.
Ce procédé peut être complémentaire à un Dispositif d’Etanchéité par Géomembrane synthétique, mis en œuvre en partie courante de tunnel. Dans ce
cas l’adhérence du MASTERSEAL 345 avec la géomembrane synthétique
devra être vérifiée.
• Tunnels et ouvrage existants (rénovation – réparation) :
- Tunnels au rocher, après mise en œuvre d’un support à base de béton
ou de mortier projeté,
-
Tunnels avec revêtement béton, non étanchés (sous réserve que
l’épaisseur du procédé étanchéité + béton projeté de confinement soit
compatible avec le gabarit de circulation),
- Ponctuellement, renforcement par l’intrados de l’étanchéité des parties
d’ouvrage suivantes :
- Rameaux
- Niches
- Garages, etc…
Photo n°1 - Aspect du MASTERSEAL après projection.
Photo n°2 - Capacité d’allongement du MASTERSEAL.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
Présentation du S.E.P.C MASTERSEAL 345
Le système MASTERSEAL 345 est constitué par :
- Une couche d’étanchéité de ciment modifié aux polymères (E.V.A), d’une
épaisseur sèche de 3 mm minimum. La mise en œuvre de cette couche
d’étanchéité se fait par projection manuelle ou mécanisée, par voie
sèche. Elle se fait sur un support régulier et sec, éventuellement mat
humide, mais non ruisselant .
- Un confinement en béton projeté ou en béton coulé. Celui-ci est généralement mis en œuvre, après un délai de séchage pouvant varier, en
fonction des conditions d’ambiance de un à plusieurs jours. La dureté
Shore A du MASTERSEAL 345 devra être au minimum de 25 pour les
bétons coulés et de 50 pour les bétons projetés. Dans le cas d’un confinement en béton projeté, la stabilité du support, vis-à-vis de la poussée
des terres, doit être justifiée sans la présence de celui-ci.
Le système MASTERSEAL 345 doit être appliqué sur un support stable,
après la mise en œuvre éventuelle d’un soutènement.
également, conformément aux recommandations de l’AFTES relatives
aux « arrêts d’eau dans les ouvrages souterrains » (T.O.S n° 194/195
et ses révisions).
Photo n°3 - Incorporation du produit dans la pompe de projection.
Mise en œuvre du S.E.P.C - MASTERSEAL 345
➧ Prescriptions générales de mise en œuvre.
Ces prescriptions sont issues du Guide d’application, édité en mai 2011 par
la société BASF.
• Préparation du support : celle-ci consiste essentiellement à réaliser un
support lisse et à réduire, ou drainer ponctuellement les infiltrations d’eau.
Le MASTERSEAL 345 peut être appliqué sur toutes les surfaces offrant une
adhérence suffisante et permettant la réalisation d’un film continu. Pour ce
dernier point, il est nécessaire que la surface du support soit suffisamment
lisse, autrement dit que les trous, aspérités, angles saillants etc...aient été
éliminés par l’application d’un mortier ou d’un béton projeté fin d’uniformisation. Le MASTERSEAL 345 peut être appliqué directement sur béton
projeté fibré (fibres métalliques et synthétiques).
Avant l’application du MASTERSEAL 345, il est nécessaire de nettoyer le
support à l’eau sous pression, pour éliminer les parties non cohésives et
de l’humidifier. La pression d’eau sera déterminée en fonction du type de
pollution et de résidus à éliminer.
En cas d’infiltrations présentes sur le support avant application du MASTERSEAL 345 et dans le cas d’une étanchéité « parapluie » (hors nappe
phréatique), le Guide d’application de BASF, propose les solutions techniques suivantes :
- Mise en œuvre d’un dispositif de captage et de drainage, à base de
bandes de géotextile MASTERSEAL DR1, de 30 à 50 cm de largeur,
fixées mécaniquement au support. Le système de fixation devra être
suffisamment solide pour éviter tout mouvement ou vibration pendant la
projection du MASTERSEAL 345,
- Mise en œuvre de ½ coquilles de drainage, conformément aux recommandations de l’AFTES relatives aux « arrêts d’eau dans les ouvrages
souterrains » (T.O.S n° 194/195 et ses révisions)
-
Mise en œuvre d’un traitement de pré-étanchement par injection
de coulis chimiques, avec ou sans drain de décharge hydraulique,
Photo n°4 - Mélange pour une projection par voie sèche.
• Mise en œuvre de la couche d’étanchéité : celle-ci se fait par projection
manuelle ou mécanisée, en fonction des dimensions de l’ouvrage et des
surfaces à traiter. La projection se fait de préférence par voie sèche, à raison
de 3 à 4 kg/m², pour obtenir l’épaisseur minimale sèche de 3 mm, en une
seule passe. Elle devra se faire hors condensation pour éviter une baisse de
la dureté shore A.
Photo n°5 - Matériel de malaxage du MASTERSEAL.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
381
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
• Mise en œuvre du confortement : la mise en œuvre de ce confinement
en béton coulé ou projeté, ne pourra se faire que si la couche d’étanchéité
MASTERSEAL 345 présente respectivement une dureté Shore A d’au moins
25 pour les bétons coulés et de 50 pour les bétons projetés. En cas de
béton projeté, son épaisseur devra être au minimum de 30 à 50 mm. Le
béton projeté sera armé d’un treillis métallique ancré au support. Il pourra
éventuellement être fibré (métallique ou synthétique) et ancré au support.
Photo n°6 - Projection manuelle en voie sèche.
• Raccordement avec une géomembrane synthétique du type PVC-P :
le Guide d’application de BASF, préconise la procédure de raccordement
suivante :
- Au niveau de la zone de raccordement entre les deux procédés, préparation du support, sous la géomembrane PVC-P, par application d’un
mortier de ciment (granulométrie de 4 mm maximum) sur 30 à 40 cm de
largeur de manière à obtenir une surface uniforme et régulière.
- Fixation mécanique de la géomembrane à l’aide d’un plat en acier de
30 mm de largeur,
- Application par projection du MASTERSEAL 345 en recouvrement de
la géomembrane sur 40 à 50 cm, avec une épaisseur sèche de 3 mm
minimum.
➧ Contrôles de l’application sur chantier :
Le procédé MASTERSEAL 345, nécessite sur chantier la réalisation des
contrôles suivants :
• Contrôle de l’épaisseur en phase projection à l’aide d’une jauge humide
• Contrôle de l’épaisseur sèche, après durcissement de la couche d’étanchéité, à l’aide d’essais destructifs du type essais d’adhérence par traction
directe, l’épaisseur sèche étant mesurée à la loupe micrométrique ou pied
à coulisse, réglet, etc….
• Contrôle de la dureté Shore A in situ et éventuellement sur des échantillons témoins de 10 x 10 cm et de 4 mm d’épaisseur (selon ISO EN 868) et
ceci systématiquement avant la mise en œuvre du béton de confinement.
➧ Caractéristiques physico-mécaniques du MASTERSEAL 345
Les caractéristiques physico-mécaniques du procédé MASTERSEAL 345,
sont les suivantes :
Ces caractéristiques découlent du tableau figurant dans le mémoire technique du procédé MASTERSEAL, validé par le Département Laboratoire du
CETE de LYON (CEREMA) :
- Résistance à la pression d’eau, selon NF EN 12290-8 : > à 0.5 MPa
- Dureté Shore A à 10 jours, selon EN ISO 868 :
87
- Adhérence au support, selon NF EN 1542 :
1.45 MPa
- Résistance à la rupture, selon EN ISO – 527-2
1.5 à 3 MPa
- Allongement à la rupture, selon EN ISO – 527-2
120 %
- Résistance à la fissuration, selon NF EN 1062-7 :
classe A4
- Résistance à la déchirure, selon EN ISO 34-1 :
> 30N
- Classification au feu, selon NF EN 13501-1 :
C.S1D0
2 - Essais laboratoire et chantier test
Photo n°7 - Détail du raccordement PVC-P/MASTERSEAL.
Conformément à la procédure établie pour la délivrance d’avis d’experts
A.F.T.E.S, un examen du dossier technique de BASF et la réalisation de chantiers tests ont été réalisés :
2.1 - Examen du dossier technique transmis
par la société BASF :
Cet examen a été confié par la commission au laboratoire du CETE de LYON
(CEREMA). Celui-ci s’est appuyé sur l’analyse des documents fournis par la
société BASF : fiches techniques du procédé et des produits accessoires –
Guide d’application – PV de résultats d’essais en laboratoire, etc….
Photo n°8 - Raccordement PVC-P /MASTERSEAL terminé.
382
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
L’examen du Guide d’application et des PV d’essais en laboratoire ont fait
l’objet des documents suivants :
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
• Rapport CEREMA Cete de LYON – version n°2 d’avril 2012, demandant
notamment le renouvellement de la plupart des essais de caractérisation,
• Rapport CEREMA Cete de LYON de juillet 2014, validant les résultats des
essais de caractérisation physico-mécanique, avec cependant un essai en
attente, celui de la résistance à la fissuration.
• Rapport d’essai n° BEB6.E.3078 – Essais de résistance à la fissuration
d’avril 2014, validant la classe A4 à la résistance à la fissuration.
Les conclusions de ce chantier test présentées lors de la commission du
24/11/2014, sont les suivantes :
◗ Pas de problème d’application du procédé en partie courante de la station (absence de fuites) et ceci avant la mise en œuvre du béton projeté de confinement,
◗ Bonne liaison visuelle avec le D.E.G synthétique du radier
◗ Pas de problème d’application du procédé sur la petite zone d’essai d’un
rameau de liaison.
Les conclusions de cet examen du dossier technique ont été définitivement
validées par la commission lors de sa réunion plénière du 23 avril 2015.
➧ Tunnel des Echelles : rénovation d’un ancien tunnel,
présentant des venues d’eau :
Chantier test – Projet ECOMINT du tunnel des Echelles – Rapporteur – Frédéric CHASSIER - RATP :
2.2 - Réalisation des chantiers tests :
Dans le cadre de cette demande d’Avis d’experts 5 chantiers tests ont été
organisés avec l’accord de la société BASF :
• Tunnel du col de la MENEE – juillet 2013
• Tunnel des Echelles (procédé testé dans le cadre du Projet ECOMINT) –
juillet/août 2013
• Tunnel des MONTETS – janvier 2014
• RATP – couloir de la Station AUBER – janvier 2014
• LONDRES Cross Rail – section C510 – Liverpool street/Whitechapel
Station – juillet 2014
Dans le cadre de cet Avis d’Expert les chantiers tests du tunnel des Echelles et
du Cross Rail de LONDRES, font ci-dessous l’objet d’une présentation détaillée,
car ils correspondent le mieux aux domaines d’utilisation vises par celui-ci :
➧ Cross Rail de LONDRES : étanchéité de rameaux et raccordement
avec une géomembrane synthétique.
Chantier test – Crossrail de Londres – secteur C510 – Visite du 09/07/2014
– Rapporteur – Jean-Louis MAHUET EGIS Rail :
Application mécanisée d’environ 60 000 m² de MASTERSEAL 345 dans le
secteur C510 BBMV (Balfour Beatty, ALPINE BeMo Tunneling, Morgan Sindall
(UK) et VINCI Construction), comprenant les 2 stations de Whitechapel et de
Liverpool Street.
La visite de chantier s’est déroulée sur un rameau de jonction avec la station
Whitechapel, sur une zone test de 25 à 30 m² de surface. L’application a été
faite manuellement par voie sèche.
L’épaisseur du MASTERSEAL 345 a été contrôlée à l’aide d’une jauge humide. Visuellement la couche d’étanchéité est régulière et continue, sans
coulures ni présence de pinholes. Le raccordement avec le MASTERSEAL
345 en place a été fait par recouvrement de 20 à 25 cm et ne pose visuellement pas de problème.
Au niveau d’une niche, le raccordement entre l’étanchéité de la voûte en
MASTERSEAL 345 et une géomembrane PVC-P du radier a été examiné.
Celui-ci a été réalisé conformément à la procédure décrite dans le Guide
d’application de la société BASF.
La géomembrane PVC-P a été fixée mécaniquement par l’intermédiaire
d’une tôle colaminée sur une bande du support, préparée à cet effet. Le
raccordement entre les 2 procédés s’est fait par projection de MASTERSEAL
345, directement sur la géomembrane. Visuellement l’adhérence et le recouvrement entre les deux sont corrects.
• Le contexte :
Le tunnel des Echelles, géré par le conseil général de la Savoie (73), a été
retenu pour le projet ECOMINT, projet de soutien à l’innovation, qui consiste
à expérimenter 3 procédés d’étanchéité par coques minces en tunnels.
En effet, les désordres constatés sur la partie revêtue d’une coque drainante
en béton armé (100 premiers mètres) sont principalement des arrivées
d’eau se transformant en verglas ou stalactites en hiver.
• Descriptif des travaux :
Les travaux ont été réalisés en alternat, hormis les projections des étanchéités et des bétons. Ces travaux ont été confiés à l’entreprise ETANDEX
Agence Rhône Alpes, Titulaire de l’appel à projets Innovation 2012.
- Préparation du support
Nettoyage du support à haute pression
Réalisation de drain de décharge hydraulique en fonction des arrivées d’eau.
- Travaux préparatoires
Cette préparation consiste à obtenir un support lisse et sur lequel les arrivées d’eau ont été soit supprimées soit drainées.
Réalisation d’un mortier de ragréage type R3 TMIX appliqué par voie mouillée sur l’ensemble de la surface en finition brossée.
Mise en place de tiges filetées à raison de 4 ou 5 unités au m² afin de soutenir le treillis soudé de la coque armée.
Les tiges d’ancrage étaient fixées mécaniquement dans les piédroits et en voûte.
- Application du MASTERSEAL 345
L’application a été réalisée les 17 et 18 juin 2013 par projection par voie
sèche pour une épaisseur de mise en place de 3 à 5 mm
Contrôles d’épaisseur réalisés pendant la projection avec une jauge
Vérification des ratios kg de MASTERSEAL / m² recouvert (contrôle sur ratios
moyens – aide à la projection)
Contrôle visuel par découpage de la membrane sur plusieurs points.
Contrôle de la dureté Shore A (valeur minimale de 50, obtenue à environ 7 jours)
- Mise en place de la couche de confinement
Après application du MASTERSEAL, mise en place des treillis soudés sur les
tiges filetées en attente
Projection par voie sèche 15 jours après du Masterseal 345, du béton du
type TMIX formant la coque armée en une passe de 5 cm.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
383
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
• Conclusions du chantier test :
L’efficacité de ce procédé repose sur le maintien de la continuité de la
membrane projetée, d’où l’importance d’un traitement singulier sur toutes
les fixations de la coque armée mais aussi des équipements éventuels.
La mise en place d’équipements ultérieurement au traitement par MASTERSEAL 345 est soit proscrit au maximum soit avec des travaux de reprise de
la continuité qui sont à définir.
Le support doit être le plus régulier possible et ne pas comporter de creux
d’où l’importance d’un surfaçage systématique, pour limiter la surconsommation de produit mais aussi s’assurer d’une épaisseur minimum en tout
point et permettre le contrôle des consommations, en éliminant les aspérités
et les angles saillants.
Le produit projeté ne peut pas être appliqué sur une surface ruisselante. Il
est indispensable de combiner le MASTERSEAL 345 avec un système de
drainage ainsi que des traitements d’arrêts d’eau au droit des drains et de
s’assurer de l’absence de venues d’eau pendant toute la durée de polymérisation et jusqu’à l’obtention de la dureté Shore de 50 (pour une application
sous béton projeté).
De plus l’application du MASTERSEAL 345 est également sensible au taux
d’humidité ambiant, limitant à certaines périodes de l’année ces travaux
pour les tunnels soumis à des variations d’humidité. Des contraintes liées
aux conditions de température existent également pour la mise en œuvre du
béton de confinement.
Il est donc indispensable de prévoir un suivi continu et des points d’arrêts
avant application de ces produits. Un suivi QUALITE dans les PAQ des entreprises applicatrices doit être exigé.
2.3 - Conclusion de ces 5 chantiers tests
La participation de membres de la commission à ces 5 chantiers tests, a
permis de constater la bonne adaptabilité du procédé pour assurer l’étanchéité extrados ou intrados d’ouvrages souterrains. Sa capacité de raccordement à un D.E.G synthétique a été vérifiée. Sous réserve d’une application
sur un support non ruisselant et d’un temps d’attente suffisant pour obtenir
une dureté Shore A de 25 pour les bétons coulés et de 50 pour les bétons
projetés sur la couche de MASTERSEAL 345, ce procédé peut être utilisé
dans les domaines d’utilisation, visés ci-après. La commission a validé ces
5 chantiers tests lors de sa réunion plénière du 10 juillet 2014.
Photo n°10 - Chantier test du Tunnel des Echelles.
3 - Avis du GT n° 9 de l’AFTES
Lors de sa réunion du 8 juillet 2015, le Groupe de Travail n°9 a donné l’avis
suivant :
Le Groupe de Travail n°9 de l’Association Française des Tunnels et de l’Espace Souterrain (AFTES) émet un avis favorable à l’utilisation du Système
Etanchéité Projeté Confiné (S.E.P.C) MASTERSEAL 345 de la société BASF.
Cet Avis d’Experts AFTES couvre les applications suivantes :
• L’étanchéité des ouvrages annexes de tunnels neufs (rameaux, garages,
aires de sécurité, postes incendie niches, etc….), à géométrie complexe,
présentant de nombreuses phases d’exécution, soumis ou pas à une pression hydrostatique pour un confinement à base de béton coulé. Avec un
confinement à base de béton projeté ancré, l’application du procédé MASTERSEAL 345 se fait de préférence, hors pression hydrostatique. Cependant
une application en présence d’une pression hydrostatique, peut être envisagée, sous réserve que l’ancrage par des connecteurs soit vérifié vis-à-vis
des efforts de traction générés par cette pression. Le béton de confinement
projeté devra être dimensionné conformément à l’EN 1992-1-1, suivant
la classe d’exposition définie par l’EN 206-1, en intégrant les vérifications
complémentaires de calcul, décrites au D.T.U 14.1 &7.3 (NF P 11-211-1).
• Rénovation et réparation de tunnels et ouvrages existants, également
soumis ou pas à une pression hydrostatique pour un confinement à base
de béton coulé, sous réserve que l’épaisseur du procédé (couche d’étanchéité + confinement) n’empiète pas le gabarit de circulation routier ou
ferroviaire. En cas de présence de confinement à base de béton projeté
ancré et en présence d’une pression hydrostatique, les vérifications et le
dimensionnement de celui-ci, s’imposent et sont identiques à ceux proposés pour les ouvrages neufs.
Le stockage et la mise en œuvre du Système d’Etanchéité Projeté Confiné
MASTERSEAL 345, devront être réalisés conformément au Guide d’application de la Société BASF d’août 2015 et de ses actualisations. t
NOTA : conditions de validité d’un Avis d’Experts AFTES. Cet avis d’expert est valable pour
Photo n°9 - Chantier test du « Cross Rail » de Londres.
384
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
une durée de 5 ans. A l’issue de cette période un renouvellement de cet avis doit être demandé
à l’AFTES. Cet Avis devient caduque à la date de l’adoption du référentiel technique, spécifique à
la famille de procédé d’étanchéité concernée, par la commission AVIS TECHNIQUE CETU
pour les procédés d’étanchéité mis en œuvre dans les ouvrages souterrains.
Informations - CETU : téléphone : 04.72.14.34.00.
AVIS D’EXPERTS DE L’AFTES GT9
Avis d’Experts AFTES en cours de validité
« Produits et procédés d’étanchéité innovants »
Rappel de la procédure de l’Avis d’Experts AFTES
L’avis d’Experts AFTES « Procédés d’étanchéité innovants » est attribué par
une commission issue du Groupe de Travail n°9 de l’AFTES. Celle-ci est composée de représentants de la Chambre Syndicale Française de l’Etanchéité
(C.S.F.E) de L’Association des Producteurs de Géomembrane (APROD.E.G) de
l’Association des Producteurs de Systèmes d’Etanchéité Liquide (A.P.S.E.L)
du Syndicat National des Formulateurs de Résines (SNFORES) de la RATP,
SNCF, EDF, EGIS, SYSTRA, CETU etc…
La procédure de délivrance de cet Avis d’Experts a déjà été présentée dans
les numéros 168, 229 et 242 de la revue Tunnels et Espace Souterrain. Cet
Avis d’Experts AFTES concerne plus particulièrement les nouveaux procédés
ou produits d’étanchéité, non couverts, à la date de leur publication, par le
Fascicule 67 – Titre 3 du CCTG et par un Avis Technique CETU.
Le domaine d’application du procédé proposé par le producteur est vérifié
par la Commission selon la procédure suivante :
➤ F ourniture et examen d’un dossier technique complet, avec notamment des PV d’essais permettant l’identification et la caractérisation
physico-mécanique du procédé d’étanchéité. Les résultats de ces essais doivent répondre aux exigences essentielles, décrites à l’article 5
du Fascicule 67 – titre 3, en vigueur.
➤R
éalisation d’un chantier test permettant la validation du domaine
d’application, revendiqué par le produit ou le procédé d’étanchéité.
L’Avis d’Experts AFTES peut être contractualisé dans un marché public de
travaux d’étanchéité d’ouvrages souterrains.
Fabricant
du procédé
Nom du procédé
Conditions d’attribution et durée de validité
d’un Avis d’Experts AFTES
Un Avis d’Experts AFTES n’est valable que pour une durée de 5 ans. A l’issue
de cette période un renouvellement doit obligatoirement être demandé à
l’AFTES, sous peine de suppression de celui-ci. Attention un Avis d’Experts
AFTES devient caduque automatiquement dans les conditions suivantes :
• Date de publication du référentiel technique, spécifique à la famille de
procédé d’étanchéité, concernée par l’Avis Technique CETU. L’existence
de ce référentiel annule le renouvellement d’un procédé d’étanchéité, sous Avis d’Experts AFTES et n’autorise pas cette procédure pour
de nouveaux procédés d’étanchéité. Informations sur le site du CETU :
www.cetu.developpement-durable.gouv.fr
• Date de parution de la réactualisation du Fascicule 67 – Titre III, terminée à cette date et en attente de publication du décret d’application au
Journal Officiel (espéré courant 2016). Cette réactualisation, outre l’intégration de la norme européenne NF EN 13491, relative à l’utilisation
des géomembranes et géosynthétiques bentonitiques pour l’étanchéité
des ouvrages souterrains, élargie la liste des procédés bénéficiant à
ce jour d’un Avis d’Experts AFTES et qui par conséquent ne sera pas
renouvelé comme l’indique le tableau suivant.
A la date de rédaction de cet article les procédés d’étanchéité bénéficiant
d’un Avis d’Experts AFTES sont repris dans ce tableau.
Description Sommaire
du procédé
Domaine d’application couvert
Par l’Avis d’Expert
Publication
T.O.S et T.E.S
Date
d’expiration
GRACE
BITUTHENE HD :
3000-4000-8000
Membrane bitumineuse adhésive à froid
Dalle supérieure et paroi verticale de
tranchée couverte
T.O.S n° 197
Juin 2017
GRACE
PREPRUFE 300 R
Géocomposite d’étanchéité
Etanchéité des radiers et piédroits de
tranchée couverte
T.O.S n° 197
Juin 2017
RPM BELGIUM
DUAL SEAL
Géocomposite d’étanchéité avec
sous-couche bentonitique
Etanchéité extrados des tranchées
couvertes
Avis d’expert
du 07/10/2010
Octobre 2015
P.D.T
BLACKSWELL
Joint manufacturé hydroexpansif
Joint d’étanchéité des voussoirs
T.E.S n° 225
2016
DE NEFF
SWELLSEAL 3 V - type S
Joint manufacturé hydroexpansif
Joint d’étanchéité des voussoirs
T.E.S n° 225
2016
SIPLAST
FONDA GTX
Géocomposite de drainage surfaçique
Etanchéité par drainage des ouvrages
souterrains
T.E.S n° 225
2016
S.P.P.M
TECTOPROOF CA
Système d’étanchéité liquide armé - S.E.L-A
Etanchéité intrados adhérente des
ouvrages souterrains
T.E.S n° 238
2018
DATWYLLER
M.389.23 TYPE CW
Joint ancré mixte d’étanchéité de voussoirs
Joint d’étanchéité des tunnels forés à base
de voussoirs
T.E.S N° 239
2018
S.P.P.M
D/NOX- TBS 10 et TBS 11
Bande de pontage manufacturée de drainage Etanchéité intrados de joints et fissures
et d’étanchéité
d’ouvrages souterrains
T.E.S n° 242
2019
S.P.P.M
TECTOPROOF CA/M
Système d’étanchéité liquide armé pour
maçonnerie
Etanchéité intrados des ouvrages
souterrains maçonnés
T.E.S n° 248
2020
S.P.P.M
D/NOX VBS 20
Bande de pontage manufacturée de drainage
Etanchéité intrados des joints de voussoirs
T.E.S n° 249
2020
B.A.S.F
MASTERSEAL 345
Système d’Etanchéité Projeté Confiné - S.E.P.C
Etanchéité intrados projetée et confinée
par un béton coulé ou projeté
T.E.S n° 251
2020
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
385
ASSOCIATIONS PARTENAIRES/PARTNER ASSOCIATIONS
60 pays se rencontrent
à Edimbourg
en Ecosse pour décider de l’avenir
de l’ingénierie géotechnique
60 countries have come to Edinburgh
to decide the future of geotechnical engineering
Traduit et transmis par le CFMS (Comité Français de Mécanique des Sols et
de Géotechnique) [email protected] - Jacques ROBERT
60 pays ont envoyé à Edimbourg
des délégués de leur Société Nationale au sein de la SIMSG (Société
Internationale de Mécanique des
Sols et de Géotechnique) pour se
rencontrer et acter des décisions
portant sur l’avenir de la profession
géotechnique, et son impact sur la
société (13-17 septembre 2015).
Ce qui rend possible un rassemblement de cette ampleur ? La SISMG
est l’organisme professionnel représentant les activités et les intérêts
des sociétés d’ingénierie, des universitaires et des entreprises impliqués dans l’ingénierie géotechnique
partout dans le monde. La société
compte près de 20.000 membres et
89 sociétés membres représentant
90 pays. Son principal objectif est
le développement du savoir, de la
formation et de la coopération dans
le domaine de la géotechnique. Elle
a tenu son Assemblée Générale plénière à Edimbourg à l’occasion de
son 16ème Congrès Régional Européen de Mécanique des Sols et de
Géotechnique.
Parmi les sujets qui font régulièrement l’objet de discussions,
386
notamment au sein des Comités
Techniques de la SIMSG, on peut
citer : les mégapoles, l’impact sur
l’environnement et la protection
contre les risques naturels, les effets du changement climatique (tels
que l’élévation du niveau des mers),
la préservation des sites et monuments historiques, et bien d’autres
problématiques sociétales majeures
dans lesquelles l’ingénierie géotechnique joue un rôle important tel
le développement durable.
Il convient de souligner, indépendamment du manque chronique de
financement et de ressources, que
les actions parfois très destructrices
de la nature sur les constructions se
sont intensifiées, avec des conséquences souvent néfastes sur les
vies humaines et le patrimoine. Les
géotechniciens sont ainsi confrontés à la prise en compte de catastrophes naturelles telles que inondations, séismes, glissements de
terrains, etc.
Le Président de la SIMSG, Roger
Frank, a déclaré que le Congrès
Régional qui vient de se tenir dans
la ville historique d’Edimbourg, du
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
60 countries have sent representatives from their ISSMGE (International Society of Sol Mechanics and
Geotechnical Engineering) National
Society to meet and make some decisions about the way forward for the
geotechnical profession, and its impact with society.
What makes all this possible? The
ISSMGE is the pre-eminent professional body representing the interests
and activities of engineers, academics
and contractors all over the world
that actively participate in ground engineering. There are close to 20,000
members and 89 member societies.
The main goal of the ISSMGE is development of knowledge, education and
cooperation. It is holding its plenary
Council Meeting in Edinburgh on the
occasion of its 16th European regional
conference XVI ECSMGE 2015 (European Conference on Soil Mechanics
and Geotechnical Engineering).
Topics which are frequently discussed by technical committees of the
ISSMGE include megacities, impact
and protection against natural hazards,
effects of climate change (such as
the rise of sea level), preservation of
historic sites and monuments and
other issues important to societies and
where geotechnical engineering is of
prime importance.
It is highly noticeable, in addition to
the usual funding and capability shortfalls, nature has also intensified its
sometimes very destructive actions of
man-made structures and buildings,
usually with adverse consequence for
life and property. Floods, earthquakes,
landslides, are but some examples
of the natural hazards of our world
that geotechnical engineers have to
contend with.
The President of the ISSMGE, Roger
Frank, said that the ISSMGE European regional conference held now
in the historic city of Edinburgh, 13th
to 17th September is a major event
for our community. It is the first to be
held in Scotland and being located in
the heart of Edinburgh. The conference
theme, Geotechnical Engineering for
Infrastructure and Development, is
broad and inclusive and, according
to Conference Chair Professor Mike
Winter, reflects Scotland’s current
commitment to invest in improving its
infrastructure.
ASSOCIATIONS PARTENAIRES/PARTNER ASSOCIATIONS
13 au 17 septembre, est une manifestation majeure pour notre communauté. C’est le premier de ces
Congrès qui s’est tenu en Ecosse. Le
thème du Congrès, L’Ingénierie Géotechnique pour les Infrastructures et
le Développement, était volontairement large et, selon le Président du
Comité d’Organisation du Congrès,
le Professeur Mike Winter, il reflète
l’actuelle volonté de l’Ecosse d’investir dans l’amélioration de ses
infrastructures.
Dans le monde d’aujourd’hui, l’amélioration du niveau de vie, de la
connectivité et de la productivité
passe par un développement des infrastructures, et ce Congrès a joué
un rôle primordial dans ce contexte.
Il a généré d’innombrables opportunités pour toutes les parties
prenantes : maîtres d’ouvrages,
sociétés d’ingénierie, universitaires,
entreprises, fabricants/fournisseurs
de matériels et matériaux. Chacun a
pu participer, présenter des communications et contribuer à la réflexion.
L’une des réussites majeures de
ce Congrès est d’avoir su rassembler les Comités Techniques internationaux, qui constituent le cœur
de la SIMSG, et de leur permettre
d’échanger de manière très enrichissante avec de nombreuses sociétés actives et influentes de par le
monde qui contribuent à construire,
protéger et maintenir les infrastructures, devenues essentielles. De
nombreux “Corporate Associates”
de la SIMSG étaient présents pour
avoir un aperçu des discussions
et y participer. C’est grâce à cette
réflexion et ces idées innovantes
que la SIMSG reste à la pointe des
développements et de la pratique
de l’ingénierie géotechnique dans
le monde.
L’actualité géotechnique locale est
dynamique, comme l’illustrent les
visites techniques particulièrement
intéressantes proposées dans le
cadre du Congrès, et notamment
celle du projet actuel emblématique
en Ecosse, le “Queensferry Crossing”, qui met en œuvre des grands
terrassements, ainsi que d’importants travaux de fondations aussi
bien à terre qu’en mer.
Ce congrès a été déclaré ouvert par
M. Derek Mackay, Membre du Parlement Ecossais, Ministre des Transports et des Iles. t
In a world that is highly focused on
improving its infrastructure as a way
of both improving living standards,
connectivity and productivity, the role
this conference will play will be vital.
This conference presents a multitude
of opportunities for all parts of the
industry, including asset owners,
consultants, contractors and materials
and equipment manufacturers, as well
as academics, to attend, contribute to
the thinking and to present papers.
visits, including to Scotland’s current
landmark project, the Queensferry
Crossing, which includes substantial earthworks and major foundation
works both onshore and offshore.
The Conference will be opened by
Derek Mackay MSP, Minister for
Transport & Islands. t
A significant achievement at this
conference is the focus on getting
world class technical committees that
are the life blood of the ISSMGE to interact in a very interesting fashion with
many influential and active companies
around the world that help deliver, protect and maintain infrastructure that is
so vital to human society. Many of our
valued Corporate Associates are there
on hand to direct, participate and get
insights from the discussion. Such
innovative thinking and ideas are what
has kept ISSMGE at the forefront of the
development and practice of geotechnical engineering in the world.
The very active local geotechnical
scene is reflected by the fact that we
have a number of excellent technical
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
387
Programme
➤ G. Van Der Borch (FEREB): Normen en technieken in verband met reparatieenovatie van beton;
➤ V. Thibert (Région de Bruxelles-Capitale): Rénovation des tunnels routiers bruxellois;
➤ R. Caspeele (UGent): Duurzaamheid, risicoanalyse, levensduur van kunstwerken;
➤ C. Larive(Centre d’Etude des Tunnels): Rénovation du tunnel de Rive de Gier (France);
➤ D. Hahne (STUVA): Rehabilitation of metrolines in Germany;
➤E
. Hemerijckx (De Lijn) & W. Cromheeke (NV Denys): Renovatie en indienststelling van de eerder
gebouwde tunnels onder de Turnhoutsebaan te Antwerpen;
➤ K. Goris (AWV): Ventilatie en rookverwijdering in wegentunnels in Vlaanderen;
➤ X : Rénovation du réseau des tunnels (auto)routiers en Ile-de-France;
➤ J. Vercammen (AWV): High performance lighting - On the road for energy efficiency in road tunnels;
➤X
. Deckers (FESG): Beheer en interfaces tussen verschillende technieken in tunneluitrustingen
(rook en warmteafvoer);
➤ U. Kneiss (Deutsche Bahn): Widening of railwaytunnels in Germany;
➤ J. Moyaert (NV Tuc Rail): Brandbeveiliging van de Kennedyspoortunnel in Antwerpen;
➤ X : Rehabilitation of some tunnels in Scandinavia.
Lieu : TRACTEBEL Forum - Avenue Arianelaan, 7 - 1200 Bruxelles / Brussel
ABTUS - BVOTS : Tel-Fax : 02/770 90 95 - E-mail : [email protected]
Lombardi :
Une histoire commencée il y a 60 ans
C’est en 1955, à Minusio en Suisse, que Giovanni Lombardi
fonde sa société de conseil en matière de services d’ingénierie.
Lombardi se consacre aujourd’hui au cycle de vie des infrastructures de transport et des ouvrages hydrauliques depuis leur
conception et les études de faisabilité, jusqu’à leur exploitation,
la mise en service, la sécurité et l’entretien. Fort de son implantation dans 9 pays, le groupe compte plus de 300 ingénieurs et
techniciens et couvre des projets internationaux.
on compte les responsables des tunnels et voies rapides urbaines
de l’agglomération lyonnaise, les responsables du projet de la
future liaison ferroviaire Lyon Turin en région Rhône-Alpes ou
encore les différents exploitants de réseaux routiers et autoroutiers régionaux et nationaux.
Pour faire face à la croissance soutenue de son activité, l’entreprise, qui emploie déjà 25 ingénieurs, recrute régulièrement de
nouveaux experts dans les domaines de compétence du groupe.
Les clés de sa réussite reposent sur :
- une indépendance absolue face aux entreprises, aux fournisseurs et autres consultants,
- des services sur mesure associant innovation technologique et
pratiques d’ingénierie éprouvée,
- un partenariat étroit et durable avec ses clients.
Focus sur l’activité tunnels
Lombardi France : Un lancement réussi
Publi-reportage
En 2013, Lombardi implante sa filiale française, Lombardi Ingénierie, à Lyon. Dès son premier exercice, la toute jeune filiale se
distingue par son dynamisme et ses succès. De 13 clients en
2013, Lombardi France en compte aujourd’hui 37, parmi lesquels
L’exploitation des ouvrages souterrains est une activité complexe,
tant par la diversité des infrastructures que par le nombre
d’usagers qui les empruntent.
Expert dans les tunnels ferroviaires, routiers et autoroutiers,
Lombardi intervient aussi bien dans le cadre de la réalisation de
nouveaux ouvrages que lors de la rénovation d’ouvrages existants.
Depuis le génie civil avec les études préliminaires, la surveillance, l’auscultation d’ouvrages et les missions d’expertises,
jusqu’à l’exploitation, la sécurité et la maintenance, la société
accompagne les maîtres d’œuvre et maîtres d’ouvrage pendant
toute la durée de vie de l’infrastructure.
Pour nous rencontrer ou nous joindre
Lombardi Ingénierie
70 rue de la Villette - 69003 Lyon Cedex 3 - France
Tel : +33 (0)4 26 84 26 10
http://www.lombardi.ch
DÉLÉGATIONS RÉGIONALES
Délégation Sud-Est
Conférence « Dragon »
24 Septembre 2015,
Bron, Lyon
Maurice GUILLAUD,
AFTES
DRAGON est l’acronyme (approximatif) de Development of Resource-efficient and Advanced underground technologies et le projet de recherche
européen Dragon a été lancé en 2013 à l’initiative d’un consortium de 7
membres : la Montanuniversität de Leoben (Autriche), Porr Bau GmbH (Autriche), Herrenknecht AG (Allemagne), B+G (Suisse), Jacques Burdin Ingenieur Conseil (France), PE North West Europe Ltd (UK) et Indutech instruments GmbH (Allemagne). Le projet Dragon vise à trouver des solutions pour
la ré-utilisation des déblais d’excavation des tunneliers ; on sait en effet que
les futurs travaux de tunnels en Europe généreront quelque 800 millions
de tonnes de déblais qui, si l’on s’en tient aux pratiques actuelles, iront en
décharge. La possibilité de recycler et d’utiliser une partie de ces matériaux
de déblais présenterait le double avantage de limiter les transports de déblais vers la décharge et d’agrégats vers le chantier, sans parler d’autres
utilisations envisageables des déblais recyclés (acier, céramique, verre, etc.).
Ainsi le projet Dragon est-il orienté vers le développement d’un système
intégré au tunnelier permettant l’analyse automatique, la classification et le
tri sélectif des déblais de forage. Le programme de cette journée technique,
parfaitement organisée par Alain Mercusot et Jean-François Jaby, a permis
aux quelque 80 participants de découvrir et comprendre ce qu’est ce projet
européen Dragon, avec les différentes interventions des principaux acteurs
de ce projet qui se sont déroulées comme suit :
• Présentation de la journée et des thèmes abordés - Michel DEFFAYET,
directeur du CETU et vice-président de l’AFTES
• Présentation du projet Dragon - Robert GALLER, Montanuniversität Leoben
(Autriche), Directeur du Département « Ingénierie du Sous-sol », coordinateur du projet Dragon 11h00
390
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
• La classification des matériaux excavés, les méthodes de creusement, la
gestion opérationnelle surchantier – Jacques BURDIN, Ingénieur Conseil,
La Féclaz (France)
• Les méthodes de caractérisation et d’analyse, les matériels de traitement
– Cédric THALMANN, Directeur du Bureau B+G, Berne (Suisse)
• Les applications industrielles du projet Dragon, le prototype – Christian
HIMMELSBACH, Ingénieur R&D HERRENKNECHT, Schwanau (Allemagne)
• 15h00 La caractérisation et l’utilisation de minéraux sortant du cadre normatif - Cédric THALMANN, Directeur du Bureau B+G BERNE (Suisse)
• Les 10 études de cas du projet Dragon – Jacques BURDIN, Ingénieur
Conseil, La Féclaz (France)
•D
iscussion et clôture de la journée – Michel DEFFAYET, AFTES / CETU.
Le schéma descriptif du système Dragon et les caractéristiques des différents systèmes d’analyse et de mesure des propriétés des déblais sont
décrits sur le site www.dragonproject.eu que nous conseillons vivement à
nos lecteurs de visiter. t
DÉLÉGATIONS RÉGIONALES
Journée technique au
Centre Château Perrache
Hôtel Mercure de Lyon le 16 octobre 2015
Mercusot,
AFTES
Alain
Dans le cadre d’un hôtel lyonnais mythique de style Art-nouveau implanté
au centre de la presqu'île de Lyon entre la place Bellecour et le quartier de
la Confluence, rouvert après quatre mois de travaux intérieurs colossaux
pour “redonner son lustre d'antan”, la journée technique de l’AFTES intitulée
« Les tunneliers peuvent-ils passer partout ? Nouvelles expériences,
nouvelles limites, perspectives » a été ouverte par le Président de l’AFTES,
Yann Leblais (Arcadis) devant 186 personnes, en majorité membres de l’Association. Dix présentations techniques (8 en français et 2 en anglais) se
sont enchainées avec quelques pauses ‘questions-réponses-discussions’
terminées, en fin d’après-midi, par quelques informations concernant l’évolution du Mastère et les dernières manifestations 2015 de l’AFTES.
• Défis posés par les tunneliers de grand diamètre - Tunnel de
Tuen Mun Chek Lap Kok à Hong Kong (TMCLK Link)
Tunnel routier foré au tunnelier : diamètres intérieurs 15,6 m et 12,4 m,
longueur totale 2 x 5,48 km.
Sophie MINEC – Bruno COMBE (Bouygues)
• Gestion des pressions de confinement élevées - Istanbul Strait
Road Tube Crossing à Istanbul
La Turquie ouvre le premier tunnel sous le Bosphore pour relier l’Asie et l’Europe. Tunnel routier creusé au tunnelier : diamètre intérieur 12 m, longueur
3,4 km, deux niveaux.
Werner Burger (Herrenknecht)
• Quelques exemples d’anomalies de confinement
Stabilité du front de taille, gradient stabilisateur, limites du système, paramètres de confinement non adaptés, liquéfaction, propriétés de la boue,
discontinuités de terrain.
Alain Vial (Vinci)
• Raisons du choix d’un confinement et les aménagements
spécifiques - Tunnel de Viroflay
Section souterraine du tramway T6 creusée au tunnelier EPBM : diamètre
intérieur 8,0 m, longueur 1,5 km.
Guy Lechantre (Eiffage)
• Crossover series - Green project Grosvenor Mine
Dual Mode Machines (multiple project usage).
Lok Home (Robbins)
• Adaptation aux convergences importantes - Galerie de sécurité
du Fréjus (routier).
Creusement au tunnelier roche dure à simple jupe adapté aux grandes déformations : diamètre intérieur 8,20 m, longueur 13 km.
Elisabeth Besson (Razel-Bec)
• Innovations et prédictions de terrain - Projet européen
de recherche et de développement NeTTUN
Thomas Camus (NFM)
• Solutions innovantes pour répondre à un problème
spécifique rencontré
Une machine à démonter un tunnel (Tunnel Dismantling machine) : diamètre
intérieur 5,3 m, longueur du tunnel 132 m.
Pascal Moliner (CSM Bessac)
• Tendances et évolutions constatées
Avancement du GT4, puissances, diamètres, confinement, nouveaux axes de
réflexions en cours, défis à venir.
Magali Schivre (Systra) – Patrick Ramond (Razel-Bec)
• Perspective des travaux au tunnelier en France
Expansion considérable des chantiers de transport urbain dans les dix prochaines années, projets qui alimenteront la demande en tunneliers, défis et
ce qu’on attend des acteurs.
Michel Deffayet (CETU) – Michel Pré (Setec)
• Evolution du Mastère Tunnels et Ouvrages Souterrains (T.O.S.)
Ouverture de sessions de formation continue communes au MS TOS
Denis Branque (ENTPE) t
Les inscrits présents à cette journée peuvent télécharger les interventions à l’adresse : http://www.aftes.asso.fr/evenements.html
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
391
AGENDA/CALENDAR
NOVEMBRE
2-6 novembre 2015
XXVth World Road Congress
SEOUL, COREE
www.piarcseoul2015.org
[email protected]
11-13 novembre 2015
Tunnels and underground
construction 2015
ZILINA, SLOVAQUIE
www.tps2015.sk
[email protected]
18-20 novembre 2015
Tunnel Boring Machines in Difficult
Grounds TBM DiGs
SINGAPOUR
www.tbmdigs.org
[email protected]
19 novembre 2015
ITA tunnelling awards 2015
HAGERBACH, SUISSE
[email protected]
2-3 décembre 2015
NCE Tunnelling Summit
LONDRES, GRANDE BRETAGNE
https://tunnelling.nce.co.uk/
3-4 décembre 2015
ICSGE 2015 - International Conference
on Soft Ground Engineering
SINGAPOUR
www.geoss.sg
[email protected]
Journée technique annuelle de l’ABTUS
Rénovation des tunnels routiers et
ferroviaires
BRUXELLES, BELGIQUE
www.abtus-bvots.be
DÉCEMBRE
1-2 décembre 2015
II International Symposium on
Waterproofing of Underground
Structures
SAO PAULO, BRESIL
www.tuneis.com.br
2016
20-22 avril 2016
JANVIER
26-27 janvier 2016
Congrès ATEC ITS France
«Les rencontres de la mobilité
intelligente»
PARIS, FRANCE
www.congres-atecitsfrance.fr
[email protected]
6th European Transport Research
Conference - TRA 2016 - Moving
forward : Innovative Solutions for
Tomorrow’s Mobility
VARSOVIE, POLOGNE
www.traconference.eu
[email protected]
International Symposium on
Submerged Floating Tunnels and
Underwater Structures (SUFTUS-2016)
CHONGQING, CHINE
www.cmct.cn
22-28 avril 2016
World Tunnel Congress & 42st ITA
General Assembly
including NAT2016
SAN FRANCISCO, USA
www.wtc2016.us
9-10 mars 2016
FRC-CREEP 2016 - International
RILEM Workshop on Creep Behavior in
Cracked Section of Fiber Reinforced
Concrete
VALENCE, ESPAGNE
www.frc-creep-2016.webs.upv.es
16-18 mars 2016
Symposium ISTSS 2016 7th International Symposium on Tunnel
Safety and Security
MONTREAL, CANADA
www.istss.se
[email protected]
25-26 avril 2016
8th International Conference Tunnel
Safety and Ventilation New developments in Tunnel Safety
GRAZ, AUTRICHE
lampx.tugraz.at
MAI
18-20 mai 2016
2nd International Conference on Rock
Dynamics and Applications (RocDyn-2)
“From Research to Engineering”
SUZHOU, CHINE
www.rocdyn.org
STUVA Expo 2015 - Westfalenhallen
www.stuva-expo.com
[email protected]
1-3 décembre 2015
392
INTERtunnel 2016
TURIN, ITALIE
www.intertunnel.com
[email protected]
18-21 avril 2016
SSCS 2015 Numerical Modeling
Strategies for Sustainable Concrete
Structures
RIO DE JANEIRO, BRESIL
www.coc.ufrj.br
[email protected]
1-2 décembre 2015
STUVA Conference
DORTMUND, ALLEMAGNE
www.stuva-conference.com
5-7 avril 2016
14-16 décembre 2015
MARS
24 novembre 2015
AVRIL
17-18 mars 2016
Journées nationales maçonnerie IFSTTAR : Institut français des sciences
et technologies des transports, de
l’aménagement et des réseaux
MARNE-LA-VALLEE, FRANCE
jnm2016.ifsttar.fr
ÈTUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°251 - Septembre/Octobre 2015
23-25 mai 2016
13th International Conference
Underground Construction & 3rd
Eastern European Tunnelling
Conference (EETC 2016)
PRAGUE, REPUBLIQUE TCHEQUE
www.ucprague.com
[email protected]
BUILD ON US
www.soletanche-bachy.com
g
Intervenant partout dans le monde pour le compte de clients publics ou privés, Soletanche Bachy s’attache à proposer les meilleures solutions techniques et contractuelles :
elle apporte aussi bien des compétences polyvalentes d’ensemblier dans le cadre de grands
projets d’infrastructures, que celles de spécialiste maîtrisant l’ensemble des procédés de
géotechnique, de fondations spéciales, de travaux
souterrains, d’amélioration et de dépollution des sols.
n
l Ligne 14 : Station Mairie de Saint-Ouen l FRANCE l
Tunnels__1015.indd 1
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