Station de métro Marienplatz Munich, extension du

Station de métro Marienplatz Munich, extension du quai de gare
Creusement avec congélation du sol
Station de métro Marienplatz – visualisation
La station de métro Marienplatz est le nœud de communication le
plus fréquenté dans le réseau de transport régional de Munich. La
possibilité de changer entre les trains des lignes de métro U3 et U6
et les trains express régionaux ainsi que la situation de la station
dans le cœur de Munich génèrent un grand nombre de passagers.
Après la décision en 2001 de construire un nouveau stade de football à Fröttmaning, lié par le métro U6 au centre ville, il a été clair:
avant la Coupe du Monde en 2006 tenue en Allemagne, la station
Marienplatz, qui avait déjà touché à ses limites de capacité, devrait
être élargie.
L’objectif a été d’obtenir une séparation des flux des passagers. Le
résultat après examen de différents concepts a été une solution de
deux tunnels de délestage, parallèles aux quais et y liés par onze
travers-bancs en forme de galléries, qui doublent la surface des
quais existants.
La construction a signifié d’intervenir dans le sol à seulement
dix mètres en dessous de l’hôtel de ville de Munich. Le bâtiment
historique susceptible n’a en aucun cas dû être endommagé par
des tassements. Une méthode de creusement a été choisie qui a
compris la congélation partielle du sol afin de nettement diminuer
l’intervention dans le sol et qui a offert de grands avantages en ce
qui concerne les risques de sécurité.
Visualisation: Lang Hugger Rampp GmbH Architekten
SSF Ingenieure a été responsable du projet définitif entier de cette
offre alternative et a été décerné en 2005 le prix d’ingénierie de la
Chambre Bavaroise des Ingénieurs en Génie Civil pour l’élargissement de la station de métro Marienplatz.
Le sol
La couche supérieure consiste en gravillon fin et gros. Le niveau
de la nappe phréatique n’est pas continue, il ne faut tabler que sur
quelques aquifères de formation quaternaire dû aux eaux pluviales
infiltrées. Dans l’argile et le silt en dessous il y a deux couches
composées de sables fins et moyens qui retiennent de l’eau et
qui sont 7,5 m à 12 m épaisses. Ces couches contiennent de l’eau
phréatique qui est sous haute pression (eau pressurisée). Il n’a
pas été facile de s’occuper des vestiges de la première construction de métro des années 1966 à 1970. De nombreux puits filtrants
et différents niveaux de la nappe phréatique n’ont pas été démontés d’après l’état de l’art moderne et ont été difficiles à retrouvés.
Le processus de construction
Derrière l‘hôtel de ville deux puits d’attaque ovales ont été
construits. Chaque fois deux pieux forés intersectés avec un diamètre de 1,2 m et jusqu’à 30 m profonds ont été rigidifiés avec
un anneau supplémentaire en béton armé à l’entrée du tunnel
pour les faire résistants à la poussée des terres. Deux galléries
pilotes ont été excavées pour la congélation du sol. Ces galléries d’environ 100 m de longueur ont eu un diamètre intérieur de
deux mètres et ont été fabriquées avec des anneaux préfabriqués
en béton armé qui ont été poussés par le puits d’attaque dans
la terre. Le caisson de travail de l’engin d’abattage au début du
creusement a été mis en surpression afin de tenir à l’écart les
couches d’eau phréatique de 2 à 5 m d’épaisseurs dans les sédiments de sable.
Congélation du sol
Initialement, l’élargissement de la station de métro a été prévu
avec abaissement de la nappe phréatique, entraînant de nombreux puits horizontaux pour drainer le sol. Les tassements du sol
causés par cette méthode auraient dû être corrigés par d’amples
injections de compensation.
L’offre présentée par SSF Ingenieure de concert avec l’entreprise
de construction, consistant en un creusement avec congélation
du sol en tant qu’alternative à la méthode mise en adjudication,
a remporté le marché vu les améliorations économiques et techniques apportées.
Avec la congélation du sol, les puits horizontaux ne sont plus
nécessaires. En même temps la stabilité du sol est augmentée
par les couches congelées en dessous des faîtes ce qui facilite
1
2
3
4
Section des quais U3 / U6 en direction sud
1 Quai existant
2 Nouveau quai dans le tunnel de délestage
Pour creuser le tunnel de délestage, il a fallu:
3
3 Galléries pilotes pour installation de puits et congélation
4 Tubes de congélation
5 Sol congelé en tant qu’écran de protection pour le creusement
6 Petits puits pour drainage du sol
7Cintres
8 Béton projeté – couche extérieure, 30 cm
9 Drainage du sol
10 Bord inférieur de la calotte
1Creusement des galléries pilotes
2+3Creusement du tunnel
4Percée dans le tunnel existant
5Section du quai
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Graphique : ediundsepp
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Images: 1 - 4 Max Bögl GmbH & Co. KG / 5 SSF Ingenieure AG
10
Connexion imperméable et couche intérieure
Etant donné que les quais sont entièrement dans la nappe phréatique, la connexion entre nouvelle construction et ouvrage existant
est imperméable. La couche extérieure en béton projeté a été complétée par une couche intérieure en béton armé, imperméable et
épaisse de 50 cm.
L’opération des métros était maintenue pendant toute la construction. Il n’a presque pas eu de restrictions pour les passagers. Seulement pendant la phase du percement des travers-bancs aux
quais, ils ont dû subir un rétrécissement des quais et des couloirs
de liaison.
considérablement le creusement des tunnels de délestage et
contribue à la minimisation des risques de tassement dans la zone
de l’hôtel de ville historique. De la gallérie pilote, 654 forages de
congélation avec un diamètre de 88,9 mm et une longueur totale
d’environ 4 000 m ont été percés. Le sol a été congelé par deux
installations de congélation au dioxyde de carbone et à l’ammoniac avec une capacité de 275 KW et contenant du chlorure de
calcium comme agent de congélation à moins 38 °C. La congélation s’est fait de façon intermittente toujours adaptée au progrès
du creusement. Cette mesure a été surveillée par 180 sondes de
température permettant un contrôle ciblé des températures afin
d’éviter de larges soulèvement par la congélation – l’eau gelée se
dilate jusqu’à 9 pour cent.
1
2
Les tunnels de délestage
En dessous de l’écran congelé, les deux tunnels ont été creusés
avec béton projeté. Le progrès de l’avancement cyclique (calotte,
gradin, fond) à une section d’excavation de 50 m carrés uniformes
a été de deux mètres par 24 heures. Une particularité a été la
position tangentielle aux quais existants. Afin de les connectés, il
a fallu dégager les éléments en acier des anciens parois toujours
dans le sol. Puis, 15 cm de la couche en béton extérieure ont été
enlevés. L’armature a été liée à l’ouvrage existant par des chevilles spéciales. Onze travers-bancs lient les nouveaux tunnels aux
anciens quais. Les deux travers-bancs, se trouvant aux doubles
couches de béton armé de 2,5 m d’épaisseur des tunnels existants, ont été effectués avec des scies à diamant et ont été réalisées en plusieurs étapes pour des raisons de la statique. Les blocs
en béton découpés ont pesé environ 40 tonnes; des installations
spéciales hydrauliques les ont tiré dans le tunnel de délestage où
ils ont été coupés en morceaux et enlevé par le puits d’attaque.
Land
scha
Longueur du tunnel
103 m / 95 m
Section d’excavation
50 m2
Période de construction
2003 – 2006
Méthode de construction
Creusement du tunnel avec travers-bancs à
l’ouvrage existant, construction avec galléries
pilotes, congélation du sol et décompression
de la nappe phréatique
SSF Ingenieure
Offre alternative / projet définitif
sse
Au cours de l’appel d’offres européen, l’offre alternative de SSF a
entraîné les modifications suivantes (le plan étant resté inchangé):
rass
e
Dien
erst
- puits d’attaques ovales
-galléries pilotes supplémentaires pour la congélation du sol
en dessus des faîtes du tunnel
-congélation du sol et décompression du deuxième niveau de
la nappe phréatique
Tunnels de délestage
Marienplatz
Graphique: ediundsepp
1Construction de deux puits d‘attaque
2Creusement des galléries pilotes
3 Congélation du sol, décompression de la nappe phréatique
4Creusement du tunnel
Graphique: ediundsepp d‘après SSF Ingenieure AG / Max Bögl GmbH & Co. KG
Remplissage
Gravillon
Sable, sec
Sable, saturé d‘eau
Marne (très imperméable)
Sol congelé
Ville de Munich, Département de la
Construction / Métros
ftstra
Nouveau hôtel de ville
4
Client
N
Wein
strass
e
3
Donnés Marienplatz
Quais existants et couloirs de liaison aux trains
régionaux et à la surface
voies des métros U3 / U6
Puits d’attaque avec galléries pilotes pour le
creusement des tunnels
Connexion aux trains régionaux
SSF Ingenieure AG
Ingénieurs conseil en génie civil
Munich
Berlin
Halle
Cologne
Photo du couverture: Carsten Kykal - Fotolia.com
www.ssf-ing.de