ET OUVRAGES SOUTERRAINS - aftes.asso.fr · comitÉ de rÉdaction h. bÉjui m. croc m. deburaux w. de lathauwer p. duffaut b. falc8hmat m. gervâis p. gesta j.-l giaffer! j.-p. godahd

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COMITÉ DE RÉDACTIONH. BÉJUI

M. CROC

M. DEBURAUX

W. DE LATHAUWER

P. DUFFAUT

B. FALC8HMAT

M. GERVâiS

P. GESTA

J.-L GIAFFER!

J.-P. GODAHD

C. HUARÎ

A. LE MOUEL

P. LONGCHAMP

M. MAREC

A. MOMT6AUDOH

J. PÉRA

J. PICARDJ.-F. RAFFOUX

L RIYHAUO

P. (MACHER

Directeur du Projet National"EUpaftoos 2000"

Société du Métra de Marseille

DartDirecteur Général

AJ,T,U.S,Secrétaire Général

Ingénisur-Consei!

ScelaurouieDirecteur du Départemant Tunnelset Travaux Souterrains

Directeur

A.F.T.ES.Président Ai Comité Technique

E-D.F.Chef is ta Division Géologie-Gsotechnique

RAT.P,Ingénieur en Chef

Restaux d'Assainiss. de la RégionIngénieur en Ctisf

S.N.C.F.Chef de la Division des Souterrains

Service Technique Souterrains

C.E.TU.Directeur

Montcocol TPDirecteur Générai

Président

Trésorier <JtrA.F.flJ.

ET OUVRAGES SOUTERRAINSORGANE OFFICIELDE L'ASSOCIATION FRANÇAISE DES TRAVAUX EN SOUTERRAIN

Revue bimestrielle n° 126 — Novembre/Décembre 1994

N° de commission paritaire 62124

Directeur de la publication . Jean PéraSecrétaire de rédaction Jean-Luc Reith

SOMMAIRE

Editorial.. 305

Solétanchs EntrepriseDirecteur Commercial

La technologie et la mise en œuvre du béton projetérenforcé de fibres - par le Groupe de Travail n° 6- version frança/se.................................................................................._................... 307

- version anglaise............................................................................................................. 318

Le tunnel Piet Hein à Xlmsterda/n.................................................................. 329

les tunnels du métrobus de Rouenpar MM. P. DEROIDE, G. CARRARA et D. MICHEL.................... 341

les travaux en souterrain de la centralede pompage-turbinage de Guangzhou(République Populaire de Chine)par MM. B. BOYMOND et J.Y. DUBIE........................................................ 349

Utilisation des techniques de traitement d'imagesbasées sur la télévision en circuit fermépour le contrôle de la ventilation des tunnelspar MM. L CYPERS, W. FRANS et F. LEMAIRE............................. 355

Chantier de la gare souterraine ferroviaire de Monacoreportage réalisé par E.M.C.C............................................................................ 359

Un tunnel routier sous Aubenas (Ardèche)reportage réalisé par E.M.C.C..................._._........................................ 363

Une deuxième voie pour SHOTAX................................................................. 365

Les articles signés n'engagent que la responsabilité de leur auteur.Tous droits de reproduction, traduction, adaptation, totales oupartielles sous quelques formes que ce soit sont expressémentréservés.

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Le courrier doit être adressé àAPTES c/oED F Bureau 4/71.22-30. avenue de Wagram. 75008 PARIS

Secrétaire général, tel (1) 47 52 81 86Secrétariat, tel (1)47648477

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BÉTONS PROJETÉS ÉCOLOGIQUES.COMMUNIQUÉ

ikatard Gunife 914 +Sigunite 49 ÂF : le nouveaucouple vedette de Sika estcapable d'offrir un stock debéton tampon disponible24h sur 24. À la clef : desrésistances mécaniques éle-vées, une diminution desrisques de fissuration parretrait et une mise en oeuvreexempte de tout danger.

inconnu : c'est le Sikatard Gunite914.Rappelons que ce produit stabi-lisateur liquide, introduit au niveaude la centrale ou directement dansle camion malaxeur, stoppel'hydratation du ciment.Résultat : un stock tampon, facile àpomper et à projeter, garantissantau chantier plus d'une journéed'autonomie. C'est b deuxième maillonde la chaîne, la Sigunite 49 ÂF quireprésente, en fait, l'élémentnovateur de ce système à double

Réfection du tunnel SNCF de Beauvoislne (Rouen) - DG Construction - BALLOT - SECO

Toupies bloquées dans les aléas dela circulation urbaine, centrales àbéton fermées après 19h oumaintenues en activité moyennantdes surcoûts de fonctionnementimportants, interruption de pro-jection faisant suite à un incidenttechnique ... Cette kyrielle deproblèmes logistiques et d'angoissesd'approvisionnement ne fera pluspartie du paysage des contraintestraditionnelles, jusqu'alors inhérentaux multiples chantiers qui jalonnentle sous-sol de nos grandes agglo-mérations : tunnels routiers, galeriesferroviaires, parkings souterrains,réseaux enterrés ...Le remède apporté par Sika ? Uncocktail capable de conserver lemélange à l'état fluide sans ajout deplastifiants, pendant un délaipouvant atteindre 24 heures, puisde le mettre en oeuvre en réta-blissant immédiatement toutes sespropriétés physico-chimiques.Le premier composant n'est pas un

composants. Atout majeur : ce"produit vert", exempt de toutestraces d'éléments alcalins, se révèleparfaitement inoffensif pourl'environnement et l'utilisateur, àl'inverse des mélanges liquidescorrosifs et irritants, à base desilicate, d'aluminate de soude ou depotasse. Dans la pratique, cetadjuvant écologique, présenté sousforme de poudre, ne se cantonnepas dans son statut de réactivateur.

La qualité sèche à cadencehumide.Il joue le rôle d'un véritableaccélérateur de prise, compatibleavec les deux techniques deprojection par voies sèche etmouillée, capable d'élever le bétonau rang d'un BHP offrant sansproblème plus de 60 MPa à 28jours. La Sigunite 49 AF est mêmele seul produit à avoir obtenu la trèssévère qualification RIG décernéepar la SNCF, en garantissant des

résistances à la compression supé-rieures à 3 MPa à 3 heures, partemps froid. Autres avantages de cetadjuvant exceptionnel : la très faibleréaction exothermique, engendréepar le phénomène de prise, évite lesphénomènes de fissuration dus auretrait, tandis que l'amélioration del'adhérence des bétons - qui peutencore être accrue par l'adjonctionde Sikacrete P ou HD - diminueconsidérablement les pertes parrebond. A la clef : des bétonsprojetés par voie mouillée aussiperformants que leurs homologuesobtenus par voie sèche. Traductionpratique : la Sigunite 49 AF permetde générer, à cadence industrielle,une enveloppe de béton suffisam-ment épaisse et résistante pourassurer la consolidation à l'avan-cement d'un ouvrage souterrain,tout en servant de revêtementdéfinitif.L'homogénéité parfaite du mélangeest obtenu par l'intermédiaire d'unappareil spécifique qui, placéquelques mètres avant la lance deprojection, supervise le dosageoptimal en adjuvant.

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EDITORIAL

Le bulletin préliminaire des journées d'études deChambéry du 21 au 24 octobre 1996 vient d'être diffusé.Leur thème général "des techniques et des hommes" aété choisi pour bien marquer que nous sommes àl'écoute de tout ce qui peut nous concerner.En effet, les désirs de nos concitoyens doivent être biencompris, puis traduits dans les réalisations. Sans aban-donner les préoccupations traditionnelles telles que lasécurité, le coût..., c'est une réponse globale qui estattendue aujourd'hui. Les procédés et les matériaux misen œuvre dans les travaux souterrains se diversifient.Prévoir le comportement des terrains reste toujours undéfi. Seules les observations et l'expérience acquise surles chantiers nous permettent de juger provisoirementles nouveautés, mais surtout de convaincre les prati-ciens.Notre Association, en organisant ces journées, veut favo-riser les échanges d'information. Les communicationsprésentées à Chambéry s'articuleront autour de quatrethèmes :

- le premier nous incite à réfléchir sur l'aptitude de l'informatique à faciliter nosactivités et à apporter des solutions aux problèmes que nous rencontrons;- le deuxième ambitionne d'illustrer par des exemples et des explications ladémarche assurance qualité dont la formalisation est récente. Il faut l'adapter àdes méthodes toujours sujettes à des changements ;- le troisième permettra de présenter des méthodes innovantes, les progrès dansla mécanisation des travaux et surtout l'amélioration des conditions de travail;- enfin, le dernier thème traite d'une préoccupation que nous avons tous depuislongtemps, mais qui est de plus en plus présente : la protection de l'environne-ment", qui apparaît à tous les stades des activités.Le bulletin n° 2 qui devrait paraître en avril prochain précisera ces thèmes.Déjà, le Comité d'Organisation de ces journées a commencé à travailler avec dili-gence. J'en remercie tous les membres. C'est à la suite d'un examen approfondique nous avons choisi la ville de Chambéry et Savoiexpo auprès desquels nousavons rencontré un excellent accueil. L'automne est d'habitude en Savoie la plusbelle saison.Nous souhaitons que ces journées permettent à notre Association, comme déjànos autres activités y prétendent, de mieux répondre aux attentes de la sociétéactuelle.

J.PERA,Président de l'AFTES.

TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994 305

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APTES - GROUPE DE TRAVAIL N° 6TEXTE DES RECOMMANDATIONS RELATIVES A

LA TECHNOLOGIE ET LA MISE EN ŒUVREDU BÉTON PROJETÉ RENFORCÉ DE FIBRES

Avant approbation définitive, TAPTES recueillera avec intérêt toute suggestion relative à ce texte

Présenté parM. LEGRAND, animateur du groupe de travail n° 6,

avec la collaboration de MM. :

AVANT PROPOS1 - POSITION DU PROBLÈMEET DÉFINITIONS

2 - PRINCIPE DE PROJECTIONDU BËTON ETMATÉRIAU UTILISE

2-1 - BPRF PAR VOIE SÈCHE

2-1-1 - PRINCIPE DE PROJECTION

2-1-2 - MATÉRIEL

2-2 - BPRF PAR VOIE MOUILLÉE

2-2-1 - PRINCIPE DE PROJECTION

2-2-2 - MATÉRIEL

2-3 - ROBOTS DE PROJECTION

3 - LES CONSTITUANTS3-1 - LES GRANULATS

3-2 - LES CIMENTS

3-3 - L'EAU

3-4 - LES FIBRES MÉTALLIQUES

3-S - LES ADJUVANTS ET ADDITIONS

4 - CARACTERISTIQUESDU BËTON4-1 - CARACTÉRISTIQUESDU BÉTON FRAIS

4-1-1 - COMPOSITION

4-1-2 - CONSISTANCE

4-2 - CARACTÉRISTIQUESDU BÉTON DURCI

4-2-1 - CARACTÉRISTIQUESMÉCANIQUES

S. BUZETG. DURANDH. FORGERITJ. LAUNAYC. RESSE

B. CAZENAVEP. FAUVELR. FOURCAUDJ. PROSTG. RIVALLAIN

4-2-2 - DENSITÉ

4-2-3 - CARACTÉRISTIQUES LIÉESA L'APPORT DES FIBRES

5 - EPREUVES D'ÉTUDEET DE CONVENANCE8-1 - ÉPREUVE D'ÉTUDE

S-2 - ÉPREUVE DE CONVENANCE

5-2-1 - JUSTIFICATION DEL'ÉPREUVE DE CONVENANCE

5-2-2 - DATE DE L'ÉPREUVEDE CONVENANCE

5-2-3 - CONSISTANCE DEL'ÉPREUVE DE CONVENANCE

6 - PRÉPARATION DU SUPPORT6-1 - PRÉPARATION DELA PAROI A TRAITER

6-1-1 - PROJECTION DIRECTESUR LE TERRAIN

6-1-2 - PROJECTION SURUNE COUCHE DE BÉTONPROJETÉ JEUNE

6-1-3 - PROJECTION SURUNE STRUCTURE EXISTANTE

6-1-4 - REMARQUES

6-2 - DRAINAGES DES EAUXDE LA PAROI A TRAITER

6-3 - ARMATURESCOMPLÉMENTAIRES

7 - FABRICATION-TRANSPORT

8 - PROJECTION8-1 - RÈGLES GÉNÉRALES

8-2 - PROJECTION SUR ARMATURES

8-3 - FINITION DE SURFACE

8-4 - CURE DU BPRF

8-S - PROJECTION PAR TEMPS FROID

8-6 - VÉRIFICATION DE L'ÉPAISSEUR

9 - ÉPREUVE DE CONTROLE9-1 - CONSISTANCE DESÉPREUVES DE CONTROLE

9-1-1 - QUALITÉ INTRINSÈQUEDU BÉTON PROJETÉ

9-1-2 - ESSAI DE POINÇONNEMENT-FLEXION

9-1-3 - ESSAI D'ADHÉRENCE9-1-4 - ÉVALUATION DEL'HOMOGÉNÉITÉ DANS LA MASSEET DE LA CONTINUITÉ AU DROITDES DIVERSES INTERFACES

9-2 - CARACTÉRISTIQUES, MODE DEPRÉLÈVEMENT ET CONSERVATIONDES ÉCHANTILLONS SOUMIS AUXÉPREUVES DE CONVENANCE ETAUX ESSAIS DE CONTROLE

9-2-1 - GÉNÉRALITÉS

9-2-2 - CARACTÉRISTIQUES ET MODEDE PRÉLÈVEMENTDES ÉCHANTILLONS

9-2-3 - CONDITIONS DECONSERVATION DESÉCHANTILLONS ET DES DALLES

10 - NOMBRE ET FRÉQUENCEDES PRÉLÈVEMENTS -ÉCHÉANCE DES ESSAIS11 - HYGIÈNE ET SÉCURITÉ11-1 - MESURES PARTICULIÈRES

11-2 - AVANTAGES DU

ANNEXE - NORMES ENVIGUEUR AU 30.09.94


AVANT-PROPOS

Les présentes Recommandations font suite aux Recommandations relatives à la technologie et à la mise en œuvre du bétonprojeté publiées par l'APTJES dans le supplément au n° 117, mai-juin 1993 de la revue Tunnels et Ouvrages SouterrainsLes parties de ce texte repnses dans le présent document figurent en caractères normaux même si la forme en a été amélioréeponctuellement lors de la relecture Les nouvelles rédactions figurent en caractères gras.Comme cela est indiqué dans le titre, ces Recommandations ne concernent que l'aspect technologique du Béton ProjetéRenforcé de Fibres métalliques (BP RP ) L'aspect dimensionnel de la coque en béton projeté sera traité par le Groupe de Travailn° 20 de l'APTES

1 - POSITION DU PROBLÈMEET DÉFINITIONS

Le béton projeté est un béton mis enœuvre par refoulement dans une con-duite et projeté sur une paroi sous l'ac-tion d'un jet d'airL'adjonction de fibres confère au bétonprojeté des propriétés particulières quidépendent de la quantité et du type defibres (nature du matériau de base,processus de fabrication, dimensions etformes).Ces principales propriétés sont :- la cohésion améliorée du béton frais,- la limitation des effets du retrait,- L'amélioration des caractéristiquesmécaniques (résistances accrues au ci-saillement et à la flexion),- le comportement de post-fissurationconférant au matériau une DUCTILITÉ *Les recommandations concernent lesbétons présentant toutes ces proprié-

tés, notamment la DUCTILITÉ. Ils sontdénommés :

"BÉTONS PROJETÉS RENFORCÉSDE FIBRES (BPRF)"

L'expérience actuelle est essentielle-ment basée sur les FIBRES D'ACER. Enl'état, la recommandation traitera doncde ce type de fibres exclusivement.

2 - PRINCIPE DE PROJECTIONDU BÉTON ET MATÉRIEL UTILISÉII existe actuellement deuxJechruquesde projectionpar voie sèche avec ou sans pré-moinllage,- par voie mouillée,comme le schématise la figure 1La distinction est faite à partir du moded'introduction de l'eau de gâchage- dans le premier cas, l'eau est intro-duite lors de la mise en œuvre dubéton,- dans l'autre au niveau de sa fabrica-tion

Quel que soit le mode de projectionretenu, voie sèche ou mouillée, projec-tion manuelle ou mécanisée, la qualifi-cation des opérateurs est essentiellepour obtenir un résultat satisfaisantElle doit être vérifiée lors des épreu-ves de convenance

2-1 - BPRF PAR VOIE SÈCHE

La projection par voie sèche est ac-tuellement utilisée dans les cas sui-vants- pour des chantiers intermittents oude faible importance,- lorsque l'accès à la machine de pro-jection est difficile,- lorsque la distance de transport en-tre la machine de projection et la lanceest très importante (supéneure à unecentaine de mètres selon le type et lapuissance de la machine)En utilisant des granulats à faible te-neur en eau (inférieure à 7 %), le pro-cédé par voie sèche permet des arrêts

* Les Anglo-Saxons utilisent le terme TOUGHNESS" 0 11 se traduit par ténacité

Granuîats ctaant, avivants en pouérs

Aw compriméMfeiga dans t:'o! d'air

a — Projection par vote sèche

b — Projection par vofe mouillée à (lux dense

Béton frais mouïfté

Pompe à béton

1 Eau + adiuvanls fiquxies éventuels

Fig 1 - Différentes techniques de projection du béton

308 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994 __________

Fig 2 - Machine à rotor.

fréquents et prolongés de la projec-tion sans perte du mélange et sansvidange des circuitsPar ailleurs, le nettoyage du matérielest simple et rapide entre chaque opé-ration de projection Enfin, û est possi-ble d'approvisionner le chantier enbéton pré-dose sec.

2-1-1 - Principe de projection

Dans le projection du béton, intervien-nent- la machine à projeter le béton,- le dispositif de dosage du raidisseur,- la conduite d'amenée du mélange,- la lance située en extrémité de laconduite d'amenéeL'air comprimé est introduit dans lamachine et propulse le mélange sec(granulats, ciment, fibres et raidisseuren poudre le cas échéant) dans laconduite d'amenée vers la lance Al'entrée de celle-ci, aboutissent lestuyaux d'approvisionnement en eau etéventuellement un raidisseur liquide

2-1-2 - Matériel

a - Machine à sasCe matériel décrit dans les recomman-dations sur le béton projeté est apparumal adapté lors de la projection de cer-tains types de fibres.

b - Machine à rotor (figure 2)Le béton malaxé sec est versé dansune trémie (1) généralement à l'aided'un tapis roulant De cette trémie, lebéton tombe par un "orifice de char-ge" dans les alvéoles d'un rotor verti-cal (2)Après un demi-tour du rotor, les alvéo-les se présentent sur l'orifice de laconduite de refoulement (5) où lebéton est chassé par deux flux d'aircomprimé (3 et 4)

Fig 3 - Grille à trémie.Les variations de débit peuvent êtreobtenues par le changement du rotor(changement du volume unitaire desalvéoles) et par la variation de savitesse de rotationII est recommandé d'utiliser des rotors àalvéoles d'élancement faible (hauteur/section des alvéoles).

c - Grille de trémie (figure 3)

La grille de trémie, généralement àmailles carrées, doit être remplacée parune grille à barreaux formant des ouver-tures longitudinales qui permettent l'in-troduction convenable des fibres.

d - Conduites de refoulement

Les conduites de refoulement, généra-lement en caoutchouc, ont un diamè-tre intérieur compris entre 40 et65 mm La quantité d'air nécessairecroît avec la distance de transport etdoit être adaptée au débit souhaité Hest préférable, à partir d'une certainedistance, de déplacer la machine deprojectionL'usure des conduites est nettementaugmentée du fait des fibres d'acier etamène une plus-value financière qu'ilconvient d'intégrer dans le calcul descoûts.

e - Lance de projection

La lance de projection est fixée à l'ex-trémité de la conduite de refoulementElle comprend- une tuyère métallique ou en caout-chouc interchangeable à cause del'usure La vitesse du béton à la sortiede la tuyère atteint plusieurs dizainesde mètres par seconde voire 100 m/s,- une distribution annulaire des fluidesnécessaires à la projection, l'eau et lesadjuvants éventuels, placée de 1 à 3 men retrait (lance de prémouillage)Cette disposition qui permet d'obtenir

une meilleure homogénéisation dumélange s'impose pour les bétons àhautes performances aux jeunes âgesqui nécessitent une plus forte concen-tration en produits secs

/- Dosage des raidisseursLes doseurs sont asservis au débit dela machine à projeter pour garantirune répartition régulière et prédéter-minée Les doseurs de raidisseurs enpoudre sont généralement montés surle tapis d'alimentation de la machine.Les raidisseurs liquides peuvent êtreintroduits à la lance mélangés aupara-vant dans l'eau de mouillage

g - Alimentation en eauEn voie sèche, l'eau admise à la lancedoit avoir une pression suffisante et undébit régulier fl est donc recomman-dé d'utiliser un surpresseur autonomedont le débit permet le mouillage dumélange délivré par la machine à pro-jeter en fonction de son rendementmaximal Les surpresseurs permettentd'atteindre des pressions de 1 à 2 MPaPour des pressions plus élevées (5 à10 MPa), une lance spéciale doit êtreutilisée.

h - Alimentation en airLe débit nécessaire est de l'ordre de7 mVmin pour des travaux à faiblecadence avec des tuyaux $ 40 mm. Hdoit être supérieur à 10 mVmin lors-que la cadence de projection imposeun tuyau de <f> 50 mm, et de 18 à25 mVmin lorsque des tuyaux de<f> 65 mm ou plus doivent être utilisés

2-2 - BPRF PAR VOIE MOUILLÉE

La projection par voie mouillée estplutôt utilisée sur les chantiers néces-sitant un rendement important ainsique dans les galeries de très petites


sections (inférieures à 7 m2), pour desraisons d'hygiène et de sécurité dansce dernier cas.

2-2-1 - Principe de projection

Le béton fibre approvisionné est con-fectionné et malaxé en centrale selonle procédé traditionnel Réceptionnédans une trémie, le béton fibre estensuite pompé à travers la conduited'amenée du mélange mouillé jusqu'àla lance de projection. Au niveau de lalance, le béton, pompé par flux dense,est associé à l'air comprimé qui diffuseet accélère le mouvement du mélan-ge. Le raidisseur est introduit à l'entréede la lance.

2-2-2 - Matériel

a - Pompe à vis

Ce matériel présenté dans les Recom-mandations sur le béton projeté est ina-dapté par usure prématurée du stator encaoutchouc.

i> - Pompe à pistons (figure 4)

Dans les pompes à pistons, le béton estalternativement aspiré puis refoulépar deux pistons positionnés dansdeux cylindres (1) en relation avec latrémie (2). Un mouvement de va-et-vient d'un tiroir entre les deux cylin-dres permet la simultanéité des fonc-tions du refoulement vers les condui-tes d'un côté et du remplissage del'autre par translation de sens opposéssur les deux pistons. Certaines pom-pes fonctionnent par pivotement di-rect des deux cylindres de la pompe.Le débit maximal théorique peut at-teindre 24 m3/h.

F/g. 4 - Pompe à pistons.

c - Pompe à tuyau écrasé (figure S)

Dans ce type de pompe, un ensemblede galets (R), entraînés par deux chaî-nes (C), écrase la conduite (T) et ainsile béton est aspiré de la trémie d'at-tente et refoulé vers la lance.

F/g. 5 - Pompe à tuyau écrasé (Daer Lancy).

d - Grille de trémie

La grille de trémie, généralement àmailles carrées, doit être remplacée parune grille à barreaux formant des ouver-tures longitudinales qui permettent l'in-troduction convenable des fibres.

e - Alimentation en airLe débit nécessaire à la projection estde l'ordre de 5 mVmn.

/ - Conduite de refoulementLes conduites sont généralement encaoutchouc mais elles peuvent êtremétalliques sur des parties fixes etrectilignes, notamment pour des lon-gueurs de transport plus longues. Il estpréférable d'éviter les coudes à angledroit, points privilégiés pour les bou-chons.Certaines conduites ont un diamètrede 100 mm en sortie de pompe et seterminent en 65 mm à proximité de lalance. Il convient dans ce cas d'éche-lonner la diminution du diamètre surdifférentes réductions coniques deplusieurs mètres.L'usure des conduites est nettementaugmentée du fait des fibres en acier etamène une plus-value financière qu'ilconvient d'intégrer dans le calcul des

coûts.

g - Lance de projectionLa lance est elle-même conique, métal-lique ou en caoutchouc. Le diamètrede sortie est de 50 mm. La distributionannulaire de l'air et des raidisseurs estintégrée à la lance.

h - Dosage des raidisseurs

Les doseurs de raidisseur liquide sontdes pompes doseuses, intégrées à lamachine et asservies au débit de lapompe. L'opérateur peut agir sur larégulation.

2-3 - ROBOTS DE PROJECTION(figure 6)

Les robots de projection remplacentle " porte-lance " par un bras de projec-

F/g. 6 - Robot de projection.

tion mécanisé piloté à distance. Leuremploi est recommandé pour des tun-nels de section importante (supérieu-re à 30 m2). Les conditions d'hygiène etde sécurité du personnel chargé de laprojection s'en trouvent alors notable-ment améliorées. Cette solution évitel'utilisation de matériel lourd de leva-ge type nacelle ou plate-forme éléva-trice et permet l'accès à des zones dif-ficiles. Elle permet également d'aug-menter les cadences de projection dufait de l'utilisation de tuyaux de diamè-tre plus important.Le personnel de conduite est situé àdistance du front de projection, sur leporteur ou au sol avec télécommande.D dispose d'une meilleure vision dutravail ïï commande la mise en route,l'arrêt de la pompe et le mouvementdu bras.Le mouvement régulier de rotation etde va-et-vient de la lance garantit uneprojection homogène et une meilleuremaîtrise des épaisseurs.H existe deux types de robots :- les robots complets, constitués d'unporteur avec bras, poste de conduiteet pompes. L'avantage de cette solu-tion est l'autonomie de l'engin,- les robots amovibles, constitués dubras et d'une éventueEe plate-formede conduite, qui peuvent se fixer sur

310 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994

un porteur le temps de la phase deprojection du béton. Ce porteur pou-vant être utilisé pour d'autres tâches(chargeuse, machines à attaques ponc-tuelles, peEes).

3 - LES CONSTITUANTS

3-1 - LES GRANULATS

Les granulats doivent être conformesaux normes en vigueur.n est recommandé de limiter te diamè-tre du plus gros granulat (D) à 10 mm.La teneur en eau du mélange de gra-nulats doit être homogène et resterfaible pour la projection par voiesèche. La teneur optimale en eau dansce cas est comprise entre 2 et 4 % etdevra dans tous les cas rester infé-rieure à 7 %. A cet effet, il est impératifd'entreposer les granulats pour bétonprojeté sous un abri.Il est préférable d'utiliser un sablecontenant le moins possible de grainsplats et un gravillon dont le coefficientd'aplatissement, mesuré suivant lanorme en vigueur, est inférieur à 25 %pour les granulats compris entre 5 et10 mm.

3-2 - LES CIMENTS

Les ciments employés doivent êtreconformes aux normes en vigueur etfigurer sur les listes NF VP. En pré-sence d'eau acide, d'eau très peu mi-néralisée ou d'eau polluée, il convientde justifier le choix du ciment.

3-3 - L'EAU

L'eau doit être conforme à la norme envigueur.

3-4 - LES FIBRES MÉTALLIQUES

L'expérience actuelle pour te BPRF estessentiellement basée sur les fibresd'acier.A titre d'information et à la date depublication du présent document, lesfibres utilisées sont obtenues par :- tréfilage,-laminage,- fraisage des brames,et peuvent recevoir un traitement anti-corrosion.Les fibres tréfilées ont un diamètrecompris entre 0,4 et 0,6 mm pour deslongueurs comprises entre 15 et 40 mm;elles peuvent être lisses, munies decrochets aux abouts ou en forme de res-

sort. Elles sont livrées libres ou encol-lées sous forme de plaquettes.Les fibres laminées ont une épaisseurvoisine de 0,5 mm avec des longueurscomprises entre 12 et 30 mm, munies ounon de crochets aux abouts.Les fibres fraisées ont une épaisseur de0,25 mm pour des longueurs de 16 à32 mm et une largeur de 2 mm.Le choix du type de fibres et leurdosage sont déterminés lors des épreu-ves d'études.

3-5 - LES ADJUVANTS ET ADDITIONS

Les produits qui peuvent être utiliséspour faciliter la mise en œuvre dubéton projeté et/ou améliorer sa qua-lité en place sont :- soit des adjuvants pour béton (ac-célérateurs ou superplastîfiants, parexemple),- soit des raidisseurs dont la fonctionprincipale est de permettre le main-tien immédiat du béton en place, sansfluage lors de sa projection sur le sup-port, quelle que soit l'inclinaison decelui-ci,- soit des additions : fillers, cendresvolantes, fumées de silice, ayant unrôle de correction de la granularité etparfois un effet pouzzolanique.Lorsque l'emploi de plusieurs adju-vants et additions est envisagé, uneétude de compatibilité doit être faiteavant l'épreuve de convenance.Dans tous les cas, il est exclu d'utiliserdes produits susceptibles d'engendrerla corrosion des fibres.

4 - CARACTÉRISTIQUESDU BÉTON

4-1 - CARACTÉRISTIQUESDU BÉTON FRAIS

4-1-1 - Composition

La composition du béton frais sera éta-blie à partir du fuseau granulométriquede la figure 7 qui tient compte des sujé-tions dues à l'utilisation des fibresmétalliques.Elles peuvent être formulées de la façonsuivante :- le mauvais " coefficient de forme" desfibres se traduit par un rapport surface/volume très élevé. En conséquence,pour conserver une bonne compacité etassurer un bon enrobage des fibres, ilfaut veiller à avoir une proportion suffi-sante d'éléments fins (0/0,63 mm),- la modification des proportions desdivers constituants du béton, due à laprojection, se traduit généralement parune baisse plus ou moins importante de

la teneur en fibres, soit un " appauvris-sement" en fibres.Cet appauvrissement dépend de nom-breux paramètres (type de béton, typede fibre et teneur en fibres, type deprojection, matériel de projection, ma-niement de la lance, position de la paroisupport, conditions atmosphériques,etc.) et peut être extrêmement variable.A titre d'information, des appauvrisse-ments de 20 à 50 % pour la projectionpar voie sèche et de 10 à 30 % pour laprojection par voie mouillée sont cons-tatés.Les pertes dues aux rebonds étant d'au-tant plus importantes que te plus granddiamètre du grain "D" est élevé, onconstate qu'il en est de même pour1'"appauvrissement" en fibres.C'est pour cette raison qu'il est recom-mandé de limiter "D" à 10 mm etd'augmenter la proportion d'élémentsfins.

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F/g. 7 - Analyse des granulats.

4-1-2 - Consistance

En voie mouillée, la présence de fibresconfère au béton une meilleure cohé-sion mais une maniabilité réduite. Pourassurer la consistance nécessaire à lapompabilité requise, il est nécessaired'ajouter un super-plastifiant. Un tempsde malaxage supérieur favorise la dis-persion des fibres et améliore l'homo-généité de l'ensemble. La durée demalaxage ainsi que la consistance dubéton sont déterminées au cours del'épreuve de convenance.

4-2 - CARACTÉRISTIQUESDU BÉTON DURCI

Le cahier des charges définit lescaractéristiques à atteindre aux diffé-rents âges du béton en fonction desspécificités du projet.Les caractéristiques de résistance à lacompression et d'adhérence ne sontpas améliorées par la présence desfibres d'acier. Bien que de sensiblesgains soient perceptibles dans lescaractéristiques de résistance à la trac-tion, il y a lieu de s'en tenir aux valeursdéfinies aux § 4-2-1-1 à 4-2-1-3 qui sontcelles d'un béton projeté sans fibres.


L'essai de traction par fendage n'est pasreprésentatif de la résistance à la trac-tion du BPRF.

4-2-1 - Caractéristiques mécaniques

4-2-1-1 - Résistance à la compression

A titre indicatif, on peut retenir lesvaleurs minimales suivantes :

Age du béton7 jours (•)

28 jours P*)

Résistance en MPa1725

(*) Moyenne arithmétique(**) Résistance caractéristique

Dans les applications nécessitant desrésistances élevées aux jeunes âges,on peut atteindre avec des formula-tions particulières des valeurs de l'or-dre de 10 MPa à 24 heures, voire pourdes besoins exceptionnels 3 MPa à3 heures.11 faut savoir que des résistances éle-vées peuvent être préjudiciables,dans certains cas, au comportementde la structure (différence de rigiditéentre les éléments).

4-2-1-2 - Traction directe

La continuité entre couches peut êtreévaluée par des essais de tractiondirecte. La valeur minimale indicativeà 28 jours est de 2 MPa.

4-2-1-3 - Adhérence

Dans le cadre des travaux de répara-tion, pour autant que l'on considèreque le support participe au soutène-ment, une adhérence du béton projetésur le matériau support sera au moinségale à la résistance à la traction dumatériau le plus faible, mesurée à28 jours.

4-2-2 - Densité

Pour garantir l'homogénéité du bétonprojeté, la densité mesurée sur lescarottes avant essais mécaniques nes'écartera pas plus de ± 2 % de celleévaluée lors des épreuves d'études etde convenance.

4-2-3 - Caractéristiques liéesà l'apport des fibres

Certaines caractéristiques sont amélio-rées par l'adjonction de fibres, notam-ment :- la résistance à la flexion et au cisaille-ment du fait du couturage et d'unerépartition de la fissuration,

- la limitation des effets du retrait,- le comportement post-fissuration dumatériau.Les performances obtenues dépendentdirectement de la nature, de la forme etde la teneur en fibres.Le BPRF doit présenter, après la pre-mière fissuration, une ductilité caracté-risée par la mesure de l'énergie absor-bée pour une déformation donnée.Cette énergie, exprimée en Joules (J),est mesurée par un essai spécifique dit"Essai de poinçonnement-flexion à laplaque".Cet essai est décrit au paragraphe 9, iln'a fait jusqu'ici l'objet d'aucune régle-mentation officielle mais seulement deprescriptions spéciales de la part decertains organismes.Actuellement, la valeur moyenne rete-nue est de 600 J avec aucune valeurinférieure à 500 ] pour une déformationde 28 mm à l'âge de 28 jours. Si on doitfaire des essais à 1 jours, pour desépreuves de convenance, il faut obtenir80 % des valeurs fixées à 28 jours.

5 - ÉPREUVES D'ÉTUDEET DE CONVENANCE

5-1 - ÉPREUVE D'ÉTUDE

Cette épreuve est indispensable cha-que fois que le BPRF ne possède pas deréférences d'utilisation dans les appli-cations similaires.Elle a pour but de définir :- la composition théorique du bétonidentique à celle du béton projeté sansfibres, mais, tenant compte des pres-criptions définies au paragraphe 4-1-1,- le type de fibre et la teneur en fibrespermettant de répondre aux exigencesdu cahier des charges.Les essais mécaniques nécessairesseront réalisés comme indiqués auchapitre 9.

5-2 - ÉPREUVE DE CONVENANCE

5-2-1 - Justificationde l'épreuve de convenance

Cette épreuve est toujours nécessairequel que soit l'un des deux cas defigure suivants :a) la formule est connue et possèdedes références : l'épreuve est néces-saire pour vérifier la capacité de l'en-treprise à bien mettre en œuvre lebéton tant du point de vue personnelque matériel.b) la formule a fait l'objet d'une étudepréalable dans le cadre du chantiermais n'a jamais été appliquée. Dans cecas, l'épreuve de convenance est in-dispensable pour s'assurer :

- de la faisabilité de la mise en œuvredu béton,- du respect des spécifications impo-sées dans le cahier des charges,- de la capacité de l'entreprise à bienmettre en œuvre le béton.Dans les deux cas de figure, il est trèsfortement conseillé de réaliser uneplanche d'essais sur le site dans desconditions de réalisation aussi pro-ches que possible du chantier et surlaquelle seront exécutés les essaisprévus dans le tableau du chapitre 10.

5-2-2 - Date de l'épreuvede convenance

L'épreuve de convenance doit êtrefaite suffisamment tôt par rapport audémarrage des travaux afin d'avoirl'assurance que les moyens mis enœuvre permettent de respecter lesexigences du Marché. Il est conseilléde réaliser cette épreuve au moins dixjours avant le démarrage de la projec-tion.

5-2-3 - Consistance de l'épreuvede convenance

L'épreuve de convenance doit êtreréalisée impérativement avec le per-sonnel, les constituants du béton, lesinstallations de malaxage et de refou-lement prévus pour la réalisation destravaux.Elle doit permettre de fixer les diversparamètres du processus de projectionpour garantir :- les caractéristiques spécifiées dans leMarché avec :- la valeur moyenne de la teneur enfibres prévue à l'étude et une bonnerépartition des fibres dans le BPRF enœuvre (±10% par rapport à la valeurmoyenne).Les essais à effectuer sont ceux pré-vus dans la procédure de contrôle dela qualité du béton définie au cha-pitre 10.

6 - PRÉPARATION DU SUPPORT

6-1 - PRÉPARATION DE LA PAROIATRATTER

6-1-1 - Projection directe sur le terrain

II est recommandé de traiter la paroidans les plus brefs délais après l'exca-vation. Dans ce cas, la préparation dusupport se limite à une purge deséléments instables.Si la mise à nu de la paroi est ancienne,un décapage peut se révéler néces-saire.


Dans les très mauvais terrains (man-que de cohésion, fracturation interne),le béton projeté de la couche primairepeut faire l'objet d'une compositionparticulière permettant son accrocha-ge au terrain

6-1-2 - Projection sur une couchede béton projeté jeune

La projection doit intervenir dans les72 heures après la fin de la pnse de lacouche précédente de béton projetéDans ce cas, aucune préparation de lasurface de repnse n'est nécessaireCependant toute souillure devra êtreéliminéeLa pnse du béton peut être contrôléepar enfoncement d'une pointe dans lacouche de béton fraîchement projeté

6-1-3 - Projection surune structure existante

Lorsque le processus de soutènementou de confortement exige une bonneadhérence du béton projeté sur lesupport, en maçonnerie ou en bétonpar exemple la préparation du sup-port comprend deux phases- démolition en surface des partiesde moindre qualité, piquage des élé-ments instables si nécessaire,- nettoyage général par action méca-nique (lavage à l'eau sous pression ousablage ou gravillonnage)

6-1-4 - Remarques

Quelle que soit la nature du support, ilest recommandé de mouiller ce der-nier juste avant la projection, pourqu il n'absorbe pas l'eau du béton fraisToutefois le support doit être humidemais non ruisselant Cette précautionest absolument impérative si la sur-face à traiter est sèche Cela permet,de plus, d'éliminer les poussières dé-posées sur la surface

6-2 - DRAINAGE DES EAUXDE LA PAROI A TRAITER

D est impératif de prendre des disposi-tions afin d'éviter les pressions d'eau àl'interface support/béton projeté

7 - FABRICATIONET TRANSPORT

La fabncation du béton projeté ne dif-fère pas essentiellement de la fabnca-tion du béton traditionnel On peutdonc se reporter à l'article 24 3 2 et àl'annexe technique T 24 3 du fascicule65 du CCTG

Pour les mêmes raisons, en ce quiconcerne le transport du béton pro-jeté, se reporter àl'article 24 3 4 du fas-cicule 65 du CCTGn est indispensable que le mélangebéton-fibres soit très homogène pourgarantir les caractéristiques mécani-ques du BÉTON PROJETE RENFORCÉDE FIBRES. Le mode d'introduction desconstituants du béton dans le malaxeur,notamment celui des fibres, est trèsimportantn est recommandé d'incorporer les fi-bres par un dispositif mécanique (tapis,tambour...) dans le malaxeur de la cen-trale, en phase de malaxage de lagâchée. Cette solution assure une meil-leure homogénéité du mélangeLe développement de l'utilisation desfibres dans le béton, notamment pourdes bétons coulés-vibrés plus classi-ques, devrait permettre l'apparitiond'équipements automatisés et informa-tisés à base de doseurs magnétiquessur les centrales à béton.La présence de fibres conduit à uneusure accélérée du matériel, notam-ment du malaxeur, ce qui nécessite desvérifications fréquentes.L'incorporation des fibres dans la tou-pie du camion malaxeur sous centrale,après l'introduction de chaque gâchée,présente des risques de mauvaise ré-partition dans le béton.

8 - PROJECTION

8-1 - RÈGLES GÉNÉRALES

II est recommandé de tenir la lance deprojection perpendiculairement à lasurface à traiter et de s'efforcer d'obte-nir peu de pertes par rebond, unecouche bien compacte et d'épaisseurconformeLa projection verticale vers le bas estdélicate les pertes sont inexistantes,mais les granulats ne sont pas correc-tement enrobés par le béton II peut enrésulter une chute des caracténsti-ques de ce dernierLa distance de projection entre lalance et la surface à traiter est régléed'après la vitesse de sortie du produità projeter Cette vitesse dépend de lapression de refoulement et de la lon-gueur de la conduite En général, ladistance entre la lance et la surface àtraiter doit rester dans les limites de0,50 à 1,50 m Le nombre de couchesnécessaire pour obtenir l'épaisseurdonnée de béton projeté prévue serale plus faible possible A titre indicatif,l'épaisseur maximale d'une couche estde l'ordre de 7 à 10 cm

8-2 - PROJECTION SUR ARMATURES

La présence d'armatures ou éléments

métalliques (cintres) participe à l'ap-pauvnssement de la teneur en fibres

8-3 - FINITION DE SURFACE

La surface projetée sera laissée brutede projection, sans la remanier, pouréviter de détruire sa structure et d'al-térer ainsi sa qualité S'il est exigé quecette surface ait un autre aspect, onréalisera une couche supplémentaire(dite de finition) qui pourra alors êtretraitée en respectant les recommanda-tions des paragraphes 6-1-2 et 6-1-4

8-4-CURE

Pour éviter sa dessication, il est re-commandé de procéder à des arro-sages fréquents Dans certaines cir-constances, des produits de curepourront être utilisés Les modalitésd'application de ces produits serontconformes aux règles COPLA en vi-gueur et aux prescnptions mention-nées sur les fiches techniques desproduits éditées par les fabncants

8-8 - PROJECTION PAR TEMPS FROID

Tous les ciments ont une pnse ralentieà des températures mféneures à 5°CDans ce cas, il y a heu de respecter lesrègles de l'art du bétonnage par tempsfroid De plus, on ne doit pas projeterde béton sur une surface trop froideou, à fortion, couverte de glace

8-6 - VÉRIFICATION DE L'ÉPAISSEUR

Le respect de l'épaisseur de la coquede béton est essentiel pour que celle-ci joue son rôle La vérification de cetteépaisseur reste un point délicatLes moyens à mettre en œuvre pourvénfier l'épaisseur de béton prjetédoivent être adaptés à chaque cas par-ticulier, par exemple- levé par profilomètre avant et aprèsla projection, la précision est centimé-tnque,- mise en place de piges dans leparement,- carottages ou forages destructifsdans la coque de béton projeté

9 - ÉPREUVE DE CONTROLE

9-1 - CONSISTANCE DES ÉPREUVESDE CONTROLE

Les contrôles porteront sur les cntèresde qualité rappelés ci-après


- qualité intrinsèque du béton caracté-risée notamment par sa composition,sa compacité et sa résistance mécani-que,- propriétés énergétiques liées à laprésence des fibres,- adhérence du béton sur le support,- homogénéité dans la masse et conti-nuité au droit des diverses interfaces(support et reposes de bétonnage)

9-1-1 - Qualité intrinsèquedu béton projeté

Elle concerne le béton frais et le bétondurci.

9-1-1-1 - Analyse du béton frais

II est indispensable de vérifier la quan-tité réelle de fibres dans le béton mis enœuvre. Pour cela, il faut réaliser une" analyse de béton frais " à partir de pré-lèvements faits aussitôt après la projec-tion et que l'on traitera immédiatement.Les prélèvements peuvent être effec-tués au moment de la projection dansdes bacs, tels que ceux définis dans leparagraphe 9-2 et/ou au moment de laprojection sur le support. Les analysespermettent également de connaître lacomposition du béton mis en œuvre.

9-1-1-2 - Essai de compression

II est réalisé sur carottes de diamètre60 mm suivant les prescnptions desnormes NF P 18-405 et 18-406Le procès-verbal de l'essai doit com-porter une descnption du mode derupturePour certaines applications, il peut êtreutile d'établir la courbe effort/défor-mation

9-1-1-3 - Résistance aux jeunes âges

Les techniques courantes de carot-tage permettent actuellement de pré-lever des échantillons pour évaluerles caractéristiques mécaniques d'unbéton dont la résistance à la compres-sion est supéneure à 5 MPaPour des résistances à la compressioncomprises entre 1 et 5 MPa, il est pos-sible de scier des cubes de 10 cmd'arête

9-1-1-4 - Essai de tracùon directe

Cet essai est intéressant pour appré-cier la qualité du "collage" entrecouches II est réalisé sur des carottesde diamètre 60 à 80 mm (de préfé-rence 80 mm car ce diamètre permetde réduire la dispersion des résultats)L'essai est fait sur carotte suivant laprocédure décnte ci-dessous

1 Eprcuvetto

Fig 8 - Traction directe

- repérage de la direction de l'essaipar rapport à la direction de la projec-tion,- sciage des faces perpendiculaire-ment aux génératrices des échantil-lons,- collage à la résine époxydique d'unepastille métallique à chaque extré-mité,- application d'un effort de traction parl'intermédiaire de systèmes rotulescomme le montre le croquis de lafigure 8

9-1-1-5 Calcul de la compacitéElle est évaluée sur carottes par unemesure de la densité, soit par pesée etmensuration, soit par pesée hydrosta-tique après paraffinage

Cfiaigs 100eni-N 30.

30.

Court» Charge -flèche

9-1-2 - Essai de poinçonnement-flexion(figure 9)n est réalisé sur des plaques de 600X 600 X 100 mm dans les conditionssuivantes :- mise en place des dalles sur un cadremétallique rigide d'ouverture 500 X500 mm avec surfaçage au droit desappuis côté face projetée,- application de la charge par l'inter-médiaire d'un poinçon rigide ayant unesection de 100 X 100 mm positionné aucentre de la face fond de bac,- vitesse de déplacement du poinçonde 1 mm/mn,- enregistrement de la courbe effort/déplacement mesurée au centre de lasurface d'appui du poinçon,- arrêt de l'essai à la rupture de la dalleou pour un déplacement du poinçonégal à 30 mm.Le procès-verbal d'essai doit compor-ter:- la courbe de l'effort-déplacement,- le diagramme énergétique donnant letravail fourni en fonction du déplace-ment (correspondant à l'aire sous lacourbe effort/déplacement entre 0 et ledéplacement considéré),- l'épaisseur moyenne de la dalle, éva-luée au cm près, au droit de la sectiondu poinçon.

9-1-3 - Essai d'adhérence

L'expénence montre que les résultatsdes essais réalisés en place sont très

10x10 cm

M / X ———————————40 J ————— -^ ————————————————————30 4 ——— | ——— p j ————————————20 ../,,._ ! „ ! ,™10 J —— : ——— j ——.-. / ! 1

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Diagramme ctiarge-fleche enregistre lors d'un essaiCourt» énergétique

Diagramme energie4leche calcule i oarnrdu diagramme charge-flèche

Fig. 9 - Essai de poinçonnement-flexion sur dalle.


1 Béton projeté2 Terrain support

Fig 10 - Essai d'adhérence

dispersés et altérés par des phéno-mènes secondaires tels que tractiondéviée, pelage et même des difficul-tés de mise en place liées à l'état desurface du béton et au poids de l'appa-reil II est recommandé d'effectuer l'es-sai en laboratoire à partir d'échantil-lons de diamètre 80 mm comportanttoute l'épaisseur du béton projeté etune part du support comme le montrela figure 10 L'essai est alors réalisé sui-vant la procédure de l'essai de tractiondirecte décnte en figure 8L'expression des résultats comprendla contrainte de rupture F/S la locali-sation et la descnption du plan de rup-ture Cette contrainte est appeléecontrainte d'adhérence dans le cas oùla rupture se produit à l'interface bétonprojeté-maténau supportDans le cas particulier où le massifrocheux est fissuré il est recommandéde procéder également à un contrôlede l'adhérence du béton projeté audroit des fissures et des joints Celaimplique au préalable un relevé pré-cis et exhaustif des fissures et desjoints

9-1-4 - Evaluation de l'homogénéitédans la masse et de la continuité au droitdes diverses interfaces

9-2 - CARACTÉRISTIQUES, MODE DEPRÉLÈVEMENT ET CONSERVATIONDES ÉCHANTILLONS SOUMIS AUXÉPREUVES DE CONVENANCE ET AUXESSAIS DE CONTROLE

9-2-1 - Généralités

Les échantillons de béton frais ou debéton durci sont prélevés dans desbacs tels que décrits ci-dessous oudans une couche de béton projeté in-situ

9-2-1-1 - Description des bacs

II est recommandé d'utiliser des bacstels que décnts figure 11 (surface mi-nimale de l'ordre de 0,25 m2), dans les-quels, on projette le béton perpendi-culairement au fond L'épaisseur dubéton après projection sera de 150 mmau maximumToutefois, les dalles destinées à l'essaide poinçonnement-flexions seront con-fectionnes dans des bacs de 600 X 600X 100 mm. Dans ce cas, on veillera àobtenir une surface régulière et uneépaisseur comprise entre 100 et110mm.La projection sera réalisée dans desconditions ngoureusement identiquesà celles préconisées pour la réalisa-tion des travaux constituants, ma-chine porte-lance et méthodes deprojection

9212 Cas particulier de l'utilisationd'un robot

Compte tenu des débits de projectioncouramment constatés lors de l'utilisa-tion d'un robot ( 10 à 20 mVh), le rem-plissage des bacs peut s'avérer déli-cat Dans ce cas, le prélèvementd'échantillons peut être fait par carot-tage en placeEn tout état de cause, les dalles desti-nées à l'essai de poinçonnement-flexionseront confectionnées dans les bacsprévus à cet effet.

9-2-2 - Caractéristiques et mode deprélèvement des échantillons

9-2-2-1 - Béton frais

Un prélèvement sera effectué dès lafin de la projection in-situ dans troiszones différentes Dans tous les cas, lesprélèvements doivent intéresser la to-talité de l'épaisseur de la couche con-trôléeUne analyse du béton frais sera réali-sée sur une fraction de chaque prélè-vement, de l'ordre de un litre, en s'ins-pirant de la norme NF P 18-560

9-2-2-2 - Béton durci

Les échantillons seront prélevés dansles bacs confectionnés m-situ parcarottage lorsque l'âge du béton auraatteint au minimum 3 jours, exceptépour ceux qui doivent faire l'objetd'essais à des âges anténeurs Le dia-mètre des carottes est compns entre60 et 80 mm suivant le type d'essais àréaliser Les extrémités des éprouvet-tes destinées aux essais mécaniquesde compression seront sciées perpen-diculairement aux génératnces puislapidées ou surfacées A l'issue decette opération l'élancement deséprouvettes devra être égal à 2

9-2-3 - Conditions de conservationdes échantillons et des dalles

Les bacs seront conservés sur le chan-tier avant transport au laboratoired'essais dans des conditions de tem-pérature les plus proches possible de20°C Le béton doit être protégé de ladessication soit par un produit de cure,soit par une feuille étanche Le trans-port des bacs sera fait dans les 48 heu-res suivant la date de leur fabncationDès réception au laboratoire, on pro-cédera au carottage des échantillonsLes carottes et les dalles seront en-suite conservées dans les conditionsde laboratoire défîmes dans la normeNFP18-405 jusqu'aux échéances d'es-sais Les prélèvements faits m-situ sui-vront la même procédure

Cette évaluation est faite en premierlieu à partir de l'examen visuel descarottages (carottes et empreintes),généralement réalisé dans le cadredes essais précédents Dans le casexceptionnel où des essais en placene seraient pas jugés nécessaires, ilsera souhaitable de procéder à quel-ques carottages pour l'examen visuelPar ailleurs, il est possible d'utiliser desméthodes non destructives telles quescléromètre et auscultation soniqueen prenant comme référence si possi-ble la planche d'essai faite lors del'épreuve de convenance

Epaisseur minimale 15 cmdans Sa zone de carottage

IHauteur variable

Fig 11 - Bac de contrôle


Toutefois pour les essais de tractiondirecte et d'adhérence, le carottage nepourra être réalisé avant 7 jours d'âgedu béton pour éviter que le couple,exercé sur celui-ci au cours du carot-tage, n'affecte mécaniquement lesplans de reprise

10 - NOMBRE ET FRÉQUENCEDES PRÉLÈVEMENTS.ÉCHÉANCE DES ESSAIS

Ces données sont fixées par le maîtred'œuvren est toutefois recommandé de réali-ser les prélèvements et les essais cor-respondants aux épreuves de contrô-le suivant les modalités définies dansle tableau ci-dessous

11 - HYGIÈNE ET SÉCURITÉ

Le plan "Hygiène et Sécurité" doitrappeler, avant de traiter les pro-blèmes spécifiques liés à la projection,toutes les règles existantes en tenantcompte de la situation et du type d'ou-vrage à réaliser Ces règles concer-nent- les travaux en atmosphère confinéeen milieu agressif, dangereux ou toxi-que,- les travaux nécessitant l'emploi d'é-nergie électnque, d'air ou de fluidescompnmés,- l'emploi du courant basse tensiondans les galènes hydrauliques

11-1 - MESURES PARTICULIÈRES

La projection du béton occasionnantdes risques particuliers pour le per-sonnel et l'environnement, des mesu-res de sécurité supplémentaires doi-vent être prises et inscrites au PHSQuelle que soit la méthode de projec-tion, certains produits agressifs peu-vent être employés (adjuvants alca-lins par exemple) Les utilisateursdoivent prendre les précautions im-posées par la législation et mention-nées sur l'emballage des produitsEn projection par voie sèche, les prin-cipaux risques sont dus aux émissionsde poussières et au "coup de canon"Tout doit être mis en œuvre pour limi-ter ou supprimer ces risques notam-ment en employant un matériel bienadapté et en parfait étatLa formation du personnel est primor-diale Pour éviter par exemple le"coup de canon", il suffit de- bien fermer l'eau,- reposer la lance en s'assurant que sasortie est plus basse que l'anneaud'eau (l'eau doit s écouler à l'exténeuren cas de robinet mal fermé),- souffler les tuyaux à chaque arrêt deprojection,- à la remise en marche, éviter l'admis-sion brutale de l'air compnmé dans letuyau,- ne pas envoyer de l'air sans avoirl'assurance que la lance est fermementtenue par le porte-lance

En projection par voie mouillée, le ns-que d'éclatement du tuyau est le plusimportant, il faut donc- éviter les bouchages occasionnantdes montées de pression,- surveiller l'usure des tuyaux,- surveiller la pression de pompageH est souhaitable dans ces conditionsque le personnel dévolu à cette tâchesoit muni d'un "certificat d'aptitude"qui est déjà dispensé par certainsorganismes de formation.La distance entre la lance et le support,préconisée dans le paragraphe 8-1,expose le projeteur à des rebonds degranulats ou de fibresn est nécessaire qu'il soit équipé d'unmasque de protection en plexiglassou grille de fine maille, voire delunettes

11-2 - AVANTAGES DU BJMIF.

Lors de la construction d'ouvrages nou-veaux, la technique duB.P.R.F. présenteun intérêt certain en matière de protec-tion du personnelDans le cycle d'excavation au front detaille, les phases d'évacuation des ma-tériaux et de purge mécanique peuvent,notamment en cas de terrains peu sta-bles, être suivies d'une couche deB.P.R.F. sans intervention manuelle pourla mise en place d'un treillis soudé.Exécutée par le biais d'un robot de pro-jection, cette couche permet de n'expo-ser aucun ouvrier avant mise en placede la protection qu'elle constitue, pre-mière phase de réalisation du complexede soutènement à mettre en œuvre.

DÉSIGNATION DES ESSAIS

Composition du béton

Quantité de fibres

Compression

Traction directeDensitéPoinçonnement-flexion

Adhérence

Homogénéité etcontinuité

Examen visuel

Sclerometreou auscultation sonique

NOMBRE ET ÉCHÉANCEDES ESSAIS

3 a 7 |3a28|3à28 |

FRÉQUENCE

Q/sem < 100 m3

tous les 100 m3

Q/j <20m3

tous les 20 m3

DES ESSAIS

Q/sem >100m3

1 fois/semQ/j > 20 m3

tous les jourstous les X m3

tous les 1 000 m3 (*)sur toutes les carottes

1 a 28]

3a28 [

Q/sem < 100 m3

tous les 100 m3Q/sem > 100 m3

1 fois/semtous les 1 000 m2 et au droit des zones fissurées

et des (oints

sur toutes les carottes

Essais a réaliser sur parement seulementou les résultats des autres essais révéleraient

dans le casdes anomalies

{*) Prélèvements ou essais réalises sur le parement


ANNEXESNORMES EN VIGUEURAU 30-9-94

NF P 15-300 — Liants hydrauliques.Vérification de la qualité des livrai-sons, emballage et marquage desciments.

NF P 15-301 — Liants hydrauliques.Définition, classification et spécifi-cations des ciments.

NF P 15-317 — Liants hydrauliques.Ciments pour travaux à la mer.

NF P 15-319 — Liants hydrauliques.Ciments pour travaux en eaux àhaute teneur en sulfates.

NF P 18-010 — Bétons. Classification etdésignation des bétons hydrauli-ques.

NF P 18-011 — Bétons. Classificationdes environnements agressifs.

NF P 18-101 — Granulats. Vocabulaire,définitions et classification.

NF P 18-103 — Adjuvants pour béton,mortiers et coulis. Définition, classi-fication et mortage.

NF P 18-301 — Granulats naturels pourbétons hydrauliques.

NF P 18-303 — Béton. Mise en œuvre,eau de gâchage pour béton deconstruction.

NF P 18-305 — Bétons. Bétons prêts àl'emploi préparés en usine.

NF P 18-405 — Bétons. Essais d'infor-mation, confection et conservationdes éprouvettes de béton.

NF P 18-406 — Bétons. Essai de com-pression des éprouvettes en béton.

NF P 18-409 — Bétons avec fibresmétalliques. Essais de flexion.

NF P 18-417 — Béton. Mesure de ladureté de surface par rebondisse-ment à l'aide d'un scléromètre.

NF P 18-418 — Béton. Auscultation so-nique. Mesure du temps de propa-gation d'ondes soniques dans lebéton

NF P 18-451 — Béton. Essai d'affaiblis-sement.

NF P 18-500 — Béton. Bétons de sable.

NF P18-550 et suivantes : relatives auxgranulats.

NF P 18-560 — Granulats. Analysesgranulométriques par tamisage.

NF P 18-852 — Produits destinés auxapplications superficielles sur bé-ton durcL Essai d'adhérence partraction sur éprouvette sciée.

NF P 18-858 — Produits destinés auxapplications superficielles sur bé-ton durci. Essai d'adhérence sursurfaces rugueuses.

NF P 95-102 — Ouvrages d'art. Répara-tion et renforcement des ouvragesen béton et maçonnerie. Béton pro-jeté. Spécifications relatives à latechnique et aux matériaux utilisés.

HAREX'AUTRE NATURE

Pour avoir répondu positivement aux exigences du cahier des charges ,Ia fibre HAREX KSF 30-50a été retenue pour les travaux de béton projeté en couche de soutènement du Tunnel de TOULON

la les

HFI - BP 28 - 67301 Schlltigheim cedex - Tel : 88 81 18 82 - Fax : 88 81 09 46

Agence Ile de France - Tel : 45 98 73 11 - Fax : 45 98 73 12


APTES - WORKING GROUP N° 6SPRAYED CONCRETE

RECOMMENDATIONS ONFIBRE-REINFORCED SPRAYED CONCRETE

TECHNOLOGY AND PRACTICE

Presenfed by M. LEGRAND,chairmon of Working Group N°6, with thé collaboration of

S. BUZETG. DURANDH. FORGERITJ. IAUNAYC. RESSE

B. CAZENAVEP. FAUVELR. FOURCAUDJ. PROSTG. RIVALLAIN

FOREWORD

1- STATEMENT OF PROBLEMAND DEFINITIONS

2 - CONCRETE SPRAYINGPRINCIPLES AND EQUIPMENT

2-1 - DRY PROCESS FRSC

2-1-1 - SPRAYING PRINCIPLE

2-1-2-EOUIPMENT

2-2 - WET PROCESS FRSC

2-2-1- SPRAYING PRINCIPLE

2-2-2 - EOUIPMENT

2-3 - SPRAY ROBOTS

3 - MATERIALS

3-1 - AGGREGATES

3-2 - CEMENT

3-3 - WATER

3-4 - METALLIC FIBRES

3-5 - ADMIXTURES ANDAUDITIVES

4 - CHARACTERISTICS OFCONCRETE

4-1 - CHARACTERISTICS OFFRESH CONCRETE

4-1-1 COMPOSITION

4-1-2 - CONSISTENCE

4-2 - CHARACTERISTICS OFHARDENED CONCRETE

4-2-1- MECHANICAL PROPERTIES

4-2-2 - DENSITY

4-2-3 - PROPERTIES RELATED TO THEUSE OF FIBRES

5 - DESIGN AND SUITABILITYTRIALS

5-1 - DESIGN TRIAL

5-2 - SUITABILITY TRIAL

5-2-1 - SUTTABILITY TRIAL CRITERIA

5-2-2 - DATE OF SUITABILITY TRIAL

5-2-3 - CONTENT OF SUITABILITYTRIAL

6 - PREPARATION OF SUBSTRATE

6-1 - PREPARATION OF WALL TOBE TREATED

6-1-1 - DIRECT SPRAYING ON EXCA-VATED ROCK

6-1-2 - SPRAYING OVER A LAYER OFEARLY-AGE SPRAYED CONCRETE

6-1-3 - SPRAYING OVER AN EXISTINGSTRUCTURE

6-1- 4 - GENERAL REMARKS

6-2 - DRAINAGE OF WATER ONWALL TO BE TREATED

7 - MANUFACTURE AND TRANS-PORT

8 - SPRAYING

8-1 - GENERAL PRACTICE

8-2 - SPRAYING ON REINFORCE-MENTS

8-3 - SURFACE FINISH

8-4 - CURING

8-5 - SPRAYING IN COLDWEATHER

8-6 - THICKNESS CHECK

9- QUALITY CONTROL

9-1 - CONTENT OF QUALITYCONTROL TESTS

9-1-1 INTRINSIC QUALITY OFSPRAYED CONCRETE

9-1-2 - PUNCTURE-FLEXURE TEST

9-1-3 - BONDING TEST

9-1-4 - EVALUATION OF UNIFORMITYIN MASS AND CONTINUITY AT THELOCATION OF THE VARIOUS INTER-FACES

9-2 - CHARACTERISTICS,SAMPLING METHOD ANDCONSERVATION OF SAMPLESSUBJECTED TO THE SUITABILITYTRIALS AND TO THE QUALITYCONTROL TESTS

9-2-1 - GENERAL

9-2-2 - SAMPLE CHARACTERISTICSAND SAMPLING METHOD

9-2-3 - SAMPLE AND SLAB CONSER-VATION CONDITIONS

10 - SAMPLING NUMBER ANDFREQUENCY - TEST SCHEDULE

11- HYGIENE AND SAFETY

11-1 SPECIAL MEASURES

11-2 - ADVANTAGES OF FIBREREINFORCED SPRAYEDCONCRETE

APPENDIX - STANDARDS INEFFECT ON 30 SEPTEMBER 1994


FOREWORD

The présent recommendations foEowupon thé recommendations relative tosprayed concrète technology and prac-nce published by thé APTES rn thé sup-plément to thé May-June 1993 issue,N° 117, of thé review Tunnels etOuvrages Souterrains

The parts of that text appeanng in théprésent document are shown m normalcharacîers even if thé form was rmpro-ved m certain cases dunng rereadmgThe new text matter appears in boldcharacters

As rndicated rn thé aûe, thèse recom-mendations concern only thé technolo-gical aspects of metallic FibreRernforced Sprayed Concrète (ERSC)The drmensional aspects of thé sprayedconcrète shell will be dealt with by théAFTES Working Group No 20

1- STATEMENT OF PROBLEMAND DEFINITIONS

Sprayed concrète is concrète placed byspraymg through a hne onto a wallunder thé action of compressed air

The addition of fibres gives thésprayed concrète spécial proper-ties which dépend on thé amountand type of fibre (nature of basicmaterial, manufacturing process,dimensions and shapes).

Thèse main properties are :- improved cohésion of freshconcrète,- limitation of shrinkage effects,- improved mechanical properties(improved shearing and flexuralstrength),- post-cracking behaviour givingthé material its TOUGHNESS.

The recommendations coverconcrète exhibiting thèse proper-ties, and in particular TOUGTI-NESS.It is called:

"METALLIC FIBRE REINFORCEDSPRAYED CONCRETE (FRSC)"

Présent expérience is based essennaUyon STEEL FIBRES As it stands, thérecommendation will thus deal onlywith mis type of fibre This is howevernot exclusive, as other fibres may beused

2 - CONCRETE SPRAYINGPRINCIPLES AND EQUIPMENT

There are presentiy two concrètespraying techniques

- dry-mix process with or without pre-wettrng,

- wet-mix process

as shown schematically m Figure 1

The distinction has to do with thé pomtat which thé mixing water is added

- in thé first case, water is added durmgthé placement of thé concrète,

- in thé other, water is added rn théplant

Whatever thé spraying method adop-ted, dry or wet process, manual or

mechanized spraying, thé qualificationof operators is of pnmary importancefor obtammg sausfactory results It mustbe checked dunng suitability tests

2-1 - DRY PROCESS FRSC

Dry process sprayed concrète is pre-sently used in thé following cases

- for intermittent or small jobs,

- when access to thé spraying machineis difficult

- when there is a large transport distan-ce between thé spraying machine andthé lance (more than 100 mètres or sodepending on thé type and power of thémachine)

Using aggregates with a low watercontent (less than 7%), thé wet processallows fréquent and extended stopprngof spraying without any loss of mrx andwithout emptymg thé circuits

figure 1 Différent concrète spraying techniques

Aggregale cernant admixtures tn powder form

sed air \___/i———I

Mixing m air (lowCompressed air—u-

a — Dry process spraying

b — Wet fresh concrète

"Wet-process dense-flux spraymg

Concrète purnp

Water + any liquid admixtures


figure 2 - Rotor-type machine Figure 3 - Happer grate

ALso, equipment is cleaned simpty andquickly beîween each spraying opéra-tion. Finalty, it is possible to supply thésite with dry pre-proportioned concrète.

2-1-1 - SPRAYING PRttîCIPIiE

The spraying process includes :

- thé concrète spraying machine,- thé stiffening agent proportioningdevice,- thé mix delivery line,- thé lance located at thé end of thé deli-very line.

The compressed air is introduced intothé machine and carnés thé dry mix(aggregates, fibres, cément and stiffe-ning admixtures, if any in powder form)along thé delivery line to thé lance Atthé lance inlet there are Unes for thésupply of water and of liquid stiffeningadmixture if any.

2-1-2 - EQUIPMENT

a - Lock-type machine

This équipaient, described in théRecornmendation on sprayedconcrète, was found to be ill-suitedduring thé spraying of certaintypes of fibre.

b - Rotor-type machine (Figure 2)

The dry mix concrète is poured into ahopper (1) generally by means of a beltconveyor. From this hopper, thé concrè-te falls through a "loading orifice" intothé cylinders of a vertical barrel (2).

After a half-turn of thé barrel, thé cylin-drical chambers line up with thé orificeof thé delivery line (5) through which

thé concrète is driven by two compres-sed air streams (3 and 4).

Variations in thé discharge rate can beobtained by changing thé barrel (chan-ge in unit volume of thé cylindricalchambers) and by varying its rotatingspeed.

It is recommended that barrels with alow chamber slenderness ratio(height/section of chambers) be used.

c - Hopper grate (Figure 3)

The hopper grate, generally havinga square mesh, must be replacedby a bar grate with longitudinalopenings allowing thé suitableintroduction of fibres.

d - Delivery Unes

Delivery Unes, generally consisting ofrubber hose, hâve an inner diameterbetween 40 and 65 mm. The amount ofair required increases with thé transportdistance and must be suited to thé desi-red flow rate. It is préférable, after a cer-tain distance, to move thé concrètespraying machine.

Delivery hose wear is clearlyincreased and involves an additio-nal expenditure which must beincluded in thé cost calculations.

e - Spraying lance

The spraying lance is attached at théend of thé delivery line. It includes :

- a metai or rubber nozzle which isinterchangeable for replacement whenwom. The speed of thé concrète as itleaves thé nozzle reaches several tensof mètres per second, even 100 m/s.

- annular distribution of fluids requîred

for spraying, water or admixtures if anyplaced 1 to 3 m back from thé dischar-ge end (pre-wetting lance). This arran-gement, which affbrds better blendingof thé mix, is required for early-agehigh-performance concrète calling for ahigher dry product concentration.

/- Admixture proportioning

Proportioning Systems are controlledby thé output of thé concrète sprayingmachine to guarantee regular and pre-determined distribution Proportioningmachines for stiffening admixtures inproduct form are generally mounted onthé machine's feed conveyor.

Liquid admixtures can be introducedinto thé lance, previousty mixed in théwetting water.

g - Water supply

In thé dry-mix process, thé water intro-duced into thé lance must hâve a suffi-cient pressure and a regular flow rate.The use of an independenî booster isthus recommended with a delivery rateallowing effective wetting of thé mixdelivered by thé concrète sprayingmachine at its maximum efficiency.Boosters generally aMow pressures from1 to 2 MPa. For higher pressures (5 to10 MPa), a spécial lance musî be used.

h - Air supply

The air rate required is of thé order of 7nvVmin for low output jobs with 40-mmdiameter pipes. It shall be higher than10 mVmin when thé spraying rate callsfor a 50-mm diameter pipe, and 18 to25 m3/min when pipes of 65-mm orgreater diameter must be used.

2-2 - WET PROCESS FRSC

Wet process sprayed concrète is usedespecially in projects requiring a highoutput as weÛ as in galleries of very


smaU section Qess than 7 m2) for rea-sons of hygiène and safety in thé lattercase.

2-2-1- SPRAYING PRINCEPLE

The fibre concrète supplied is manufac-turée! and mixed in thé plant using aconventional process. Delivered to ahopper, thé fibre concrète is then pum-ped through thé wet mix delivery lineup to thé spray lance. Al thé lance, théconcrète pumped in a dense flow iscombined with compressed air whichdiffuses and accélérâtes thé movementof thé mbc. The liquid admixture is intro-duced at thé inlet of thé lance.

2-2-2 - EQUIPMENT

a - Screwpump

This équipaient, âealt with in théRecoxnmendation of sprayedconcrète, is unsuitable owing to théprématuré weax of thé rubber sta-tor.

b - Piston pump (Figure 4)

In piston pumps, thé concrète is altema-tely sucked in and then dischaiged bytwo pistons placed in two cylinders ( 1 ) inrelation with thé hopper (2). A back-and-forth movement of a slide betweenthé two cylinders ensures simultaneousmovements in thé dischaige towards thédeMvery lines, on thé one hand, andfilling, on thé oîher hand, by thé transla-tion in opposite directions of thé two pis-tons. Certain pumps operate by directswivefling of thé two cylinders of thépump. The theoretical maximum delive-ry can reach 24 m3/h.

Figure 4 - Piston pump

c - Crushedpipe pump (Figure 5)

In this type of pump, a séries of rollers(R), driven by two chains (C), crush théflexible pipe (T) and thus suck théconcrète from thé waiting hopper anddischarge it to thé lance.

Figure S - Crushedpipe pump (Lancy Doc)

d - Hopper grateThe hopper grate, generally with asquare mesh, must be replaced bya bar grate forming longitudinalopenings allowing thé suitableintroduction of fibres.

e -Airsupply

The air supply required for spraying isof thé order of 5 mVmin.

/- Dehvery line

Delivery lines are generally made ofrubber but can be metallic on fixed andstraight parts, in particular for longertransport lengths. It is préférable toavoid right-angle bends, as thèse tendto favour clogging.

Certain delivery lines begin with a dia-meter of 100 mm at thé outlet of thépump and end in 65 mm near thé lance.In this case, thé réduction in diametershall be distributed over différent tape-red réductions of several mètres.

Delivery line wear is cle.arlyincreased and involves an additio-nal expenditure which must beincluded in thé cost calculations.

g - Spraying lance

The lance itself is tapered, metallic or inrubber. The outlet diameter is 50 mm.The annular distribution of thé air and ofadmixtures is integrated in thé lance.

h - Admixture proportioning

Liquid admixture proportioners areproportioning pumps builî into thémachine and controlled by thé pumpdelivery rate. The nozzleman cancontrol thé régulation.

Figure 6 - Spraying robot

2-3 - SPRAY ROBOTS (Figure 6)

Spray robots replace thé "nozzleman"with a remote-controlled mechanizedspraying arm. Their use is recommen-ded in tunnels with large sections (lar-ger than 30 m2). The hygiène and safe-ty of concrète spraying personnel isthen significantly improved. Thisapproach obviâtes thé need for heavylifting equipment of thé type with an ele-vating platform or cradle and aflowsaccess to difficult zones. It also allowshigher spraying rates owing to thé useof larger piping diameters.

Operating personnel is located awayfrom thé spraying surface, on thé car-rier or on thé ground with remotecontrol. ît has a better overall view of théwork. This personnel controls pumpstarting and stopping and on move-ment.

The regular rotating and back-and-forthmovement of thé lance guarantees uni-form spraying and better îhicknesscontrol. There are two types of robot :

- Complète robots consisting of thé car-rier with thé arm, operating station andpumps. The advantage of mis design isthé self-contained opération of thémachine.


- Removable robots consisting of anarm and possibly of an operating plat-form, which can be attached to a camerdunng thé conciete spraying phaseThis camer can be used for other tasks(loading, localized face workingmachines, shovels)

3 - MATERIALS

3-1 - AGGREGAT

Aggregates must compiy with appli-cable standards

It is recommended that thé diame-ter of thé lazgest aggregate (D) belimited to 10 nun..

The water content of thé aggregate mixmust be umform and must remain low mdry-mix sprayed conciete The opti-mum water content in this case is bet-ween 2 and 4% and, in any case, shallremain lower than 7% It is thereforeessential to store sprayed concrèteaggregates under cover

It is préférable to use a sand containmgthé least possible amount of flat grainsand a gravel having a flattemng coeffi-cient, measured in accordance withapplicable standards, lower than 25%for aggregates between 5 and 10 mm

3-2 - CEMENT

The cément used shall compiy with thérelevant standards and appear in théNF-VP or VP ksts In thé présence ofacid water, or water which is not highlymineralized or polluted water, thé vak-dity of thé chosen cément shall bedemonstrated

3-3 - WATER

The water used shall compiy with appli-cable standards

3-4 - METALLIC FIBRES

The présent expérience with fibrereinforced sprayed concrète isbased essentially on thé use ofsteel fibres.

By way of information and on thédate of publication of thé présentdocument, thé fibres used areobtained by :- drawing,- rolling,- slab millingand can recélve anticorrosion tre-ment.Drawn fibres hâve a diameter bet-ween 0.4 and 0.6 mm for lengthsbetween 15 and 40 min. They maybe smooth, designed with hooks atthé ends or in thé form of a spring.They are delivered free or glued inthé form. of flakes.Rolled fibres hâve a thickness ofabout 0.5 mm with lengths between12 and 30 mm, with or withouthooks at thé ends.

Milled fibres hâve a thickness of0.25 mm with lengths from 16 to 32mm and a width of 2 mm.

The choice of thé type of fibres andtheir dosage are determinedduring design tests.

3-5 - ADMIXTURES ANDADDITIVES

The products that may be used to facdi-îate thé placement of sprayed concrèteand/or unprove its quality in place are

- either concrète admixtuies (accelera-tors or superplasncizers, for example),

- or sùffenmg agents whose main func-tion is to ensure immédiate bondmg ofconcrète m place, without conciete flowwhen sprayed on thé substrate, whate-ver thé inclination of thé substrate ,

- or additives (Mers, flyash, silicafumes) used for parhcle size correctionand sometimes to obtam a pozzolaruceffect,

When thé use of several admixtures andadditives is plarmed, a compatibilitystudy is to be carned out before thé sui-tabihty test

In any case, it is out of thé questionto use products liable to generatefibre corrosion.

4 - CHARACTERiSTICS OFCONCRETE

4-1- CHARACTERISTICS OFFRESH CONCRETE

4-1-1 - COMPOSITION

The composition of fresh concrètewill be established from thé par-ticle size envelope of Figure 2which takes into accountconstxaints due to thé use of métal-lie fibres.

They may be formulated as foliows :

- thé poor "shape factor" of théfibres results in a very high surfa-ce/volume ratio. Consequently, toconserve good compactness andensure proper fibre covering, it isimportant to hâve a sufficient pro-portion of fine éléments (0/0.63mm),

- thé modification of thé propor-tions of varions components of théconcrète, due to spraying, general-ly results in a more or less signifi-cant drop in fibre content, resul-ting in a fibre " impoverishment " .

This impoverishment dépends onmany parameters (type of concrè-te, type of fibre and fibre content,type of spraying, spraying equip-ment, lance handling, position ofsubstrate wall,atmospheric condi-

tions, etc.) and may be highlyvariable. As an example, impove-rishment levels of 20 to 50% fordry-process sprayed concrète and10 to 30% for wet-process sprayedconcrète are observed.

As rebound losses increase as thégrain diameter "D" increases, it isnoted that thé same is true for fibre" impoverishment ". For this rea-son it is recommended that "D" belimited to 10 mm and that thé fineélément proportion be increased.

,2 3 3180 .

110.

É 0.Figure 7 Partiels size analysis

4-1-2 - CONSISTENCE

In thé wet process, thé présence offibres gives thé concrète bettercohésion but reduced workability.To ensure thé consistence necessa-ry for thé required pumpability, asuperplasticizer must be added. Alonger mixing time faveurs thé dis-persion of fibres and improves ove-rall homogeneity. The mixing timeas well as thé consistence of théconcrète are determined duringthé suitability trial.

4-2 - CHARACTERISTICS OF HAR-DENED CONCRETE

The spécification defines thé characte-risucs to be reached in thé différentâges of thé concrète depending on spé-cifie project requirements

Compressive strength and bondingare not improved. Although sub-stantial gains are perceptible intensile properties, it is advisable toconsider thé values defined in § 4-2-1-1 to 4-2-1-3 which are those of asprayed concrète without fibres.

The splitting tensile strength is notreprésentative of thé tensilestrength of fibre reinforcedsprayed concrète.

4-2-1- MECHANICAL PROPERTIES

4-2-1-1 - Compressive strength

As an example, thé followmg minimumvalues may be considered


Age of concrète Strength (m AAPa)

7 days l 1728 days!**! 25

(*) Anthmeùc mean(**) Charactenstic strength

In applications requirmg higher earty-age strength, spécial mix designs milyield values of thé order of 10 MPa after24 hours and, for exceptional require-ments, even 3 MPa after 3 hours

It is to be noted that high strength valuescan, m certain cases, be detnmental tobehaviour of thé structure (différence inngidity between éléments)

4-2-1-2 - Direct tensile strength

Contauity between layers can be eva-luated by means of direct tensile testsThe recommended minimum 28-dayvalue is 2 MPa

4-2-1-3 - Bondmg

In connecùon with repair works, inas-much as thé substrate is considered toplay a supportmg rôle, thé bonding ofsprayed concrète to thé substrate mate-nal shaU be at least equal to thé tensilestrength of thé weakest matenal measu-red after 28 days

4-2-2 - DENSITY

To guarantee thé homogeneity of thésprayed concrète, thé density measu-red on core samples before mechamcaltesting shaU not deviate by more than± 2% from that evaluated dunng designand suitability trials

4-2-3 - PROPHETIES RELATED TO THEUSEOFFffiRES

Certain properties are improvedby thé addition of fibres, and in par-ticular:

- flexural and shearing strength,owing to thé streaking and to thédistribution of cracking,- limitation of shr inkage effects,. post-cracking behaviour of mate-rial.

Performance values obtaineddépend directly on thé nature,shape and content of thé fibres.

Fibre reinforced sprayed concrèteshall exhibit, after initial cracking,a toughness characterized by mea-suring thé energy absorbed for agiven strain. This energy, expres-sed in Joules (J), is measured by aspécifie test called thé "Plate punc-ture-flexure test".

This test is described inParagraph 9. It bas not yet under-gone any officiai régulation, exceptfor some spécial provisions on thépart of certain organizations.

At thé présent time, thé averagevalue adopted is 600 J with no valuelower than 500 J for a strain of 25mm after 28 days. If Z-day tests areto be carried out, for suitabiîitytrials, 80% of thé 28-day values setmust be obtained.

5 - DESIGN AND SUITABIUTYTRIALS

5-1 • DESIGN TRIAL

This trial is essential whenever théfibre reinforced sprayed concrètedoes not hâve utilisation réfé-rences for similar applications.

Its aim is to define:

- thé theoretical composition of théconcrète identical to that ofsprayed concrète without fibres buttaking into account thé provisionsset forth in Paragraph 4-1-1,- thé type of fibre and thé fibrecontent allowing compliance withspécification requirements.

The necessary mechanical testsshall be carried out as indicated inChapter 9.5-2 - SUITABILITY TRIAL

S-2-1- SUrTABEiITY TRIAL CRTTERIA

The suitabiîity tnal is always necessarywhatever thé situation regardmg thé fol-lowmg two cases

a) The mix design is known and hasréférences thé tnal is reqmred in orderto check thé capability of thé contracterto apply thé sprayed concrète, from théviewpoint of personnel as well as equip-ment

b) A pnor study has been carried outon thé mix design m connecùon withthé project but it has never beenapplied In tins case, thé suitabiîity tnalis essentiel m order to ensure

- thé feasibility of placing thé concrète,- compliance with spécifications- capability of contracter to place théconcrète

In both cases, it is highly advised that atnal section be camed out on thé siteunder placement conditions as close aspossible to those of thé worksite onwhich are to be camed out thé testsprovided for m thé table of Chapter 10

5-2-2 - DATE OF SUTTABILITY TRIAL

The suitabiîity tnal shall be carried outsuffiaently early in relation to thé start ofthé works m order to hâve thé assuran-ce that thé resources used allow com-pliance with contract requirements It isrecommended that this tnal be camedout at least 10 days before thé start ofspraying

5-2-3 - CONTENT OF SUTTABILITYTRIAL

The suitabdity tnal shall be carned outwith thé personnel, concrète compo-nents, rmxing and discharge installa-tions to be used for thé actual works

It shall allow thé setting of thévarious pararaeters of thé sprayingprocess to guarantee:

- thé characteristics specified inthé contract with:- thé average fibre content valueprovided for in thé design and agood fibre distribution in thé fibrereinforced sprayed concrète ( ±10% in relation to average value).

The tests to be carned out are thosecalled for m thé quality control procédu-re for thé concrète as defined inChapter 10

6 - PREPARATION OF SUBSTRATE

6-1- PREPARATION OF WALL TOBETREATED

6-1-1 DIRECT SPRAYING ON EXCA-VATED ROCK

It is recommended that thé waE be trea-ted as soon as possible after excava-tion ta this case, thé préparation of thésubstrate is kmited to thé removal ofunstable éléments

If some urne has passed since excava-ted thé wall, surface stnppmg may benecessary

ta very bad formations (lack of cohé-sion, intense fractunng), it may benecessary to consider a spécial com-position for thé pnmary layer ofsprayed concrète allowing better bon-ding to thé surface

6-1-2 - SPRAYING OVER A LAYER OFEARLY-AGE SPRAYED CONCRETE

The spraying shall take place within 72hours after thé hardening of thé prece-ding layer of sprayed concrète fa thiscase, no surface préparation is neces-sary provided al traces of soikng hâvebeen elirnmated

Hardening of thé concrète can be chec-ked by inserting a nail into thé freshtysprayed concrète layer

6-1-3 - SPRAYING OVER AN EXISTINGSTRUCTURE

When thé supportmg or strengthenmgprocess reqmres good bonding of thésprayed concrète onto ils substrate, mmasonry or concrète for example, thépréparation of thé substrate mcludestwo phases


- surface démolition of poor qualityparts and picking of unstable élémentsif necessary,- général cleamng by mechamcal action(washmg with water under pressure orblastmg with sand or gravel)

6-1- 4 - GENERAL REMARES

Whatever thé nature of thé substrate, itis recommended that it be wet just befo-re spraymg so thaï it does not absorbthé water of thé freshly sprayed concrè-te The substrate must be wet butwithout tnckkng

This précaution is absolutely essenùal ifthé surface to be treated is dry Thisalso allows thé élimination of dustrecently settled on thé surface

6-2 - DRAINAGE OF WATER ONWALL TO BE TREATED

It is essentiel to make arrangements toavoid any water under pressure at thésubstrate/sprayed concrète interface

7 - MANUFACTURE ANDTRANSPORT

The manufacture of sprayedconcrète does not differ essentiallyfrom thé manufacture of conventio-nal concrète. Référence may thusbe made to Article 24.3.2 and to théTechnical Appendix T 24.3 of fas-cicle 65 of thé spécification CCTG.

For thé same reasons, as concernsthé transport of thé sprayed concrè-te, refer to Article 24.3.4 of fascicle65 of thé CCTG.

It is essential that thé concrète-fibre mixture be homogeneous inorder to guarantee thé mechanicalproperties of thé fibre reinforcedsprayed concrète. The procédurefor introducing thé concrète com-ponents into thé mixer, and in par-ticular thé fibres, is very impor-tant.

It is recommended that thé fibresbe introduced with a mechanicalSystem (belt, drum, etc.) into théplant mixer, in thé batch mixingphase. This will ensure better mixhomogeneity.

The growing use of fibres inconcrète, in particular for moreconventional poured-vibratedconcrète, should lead to thé appea-rance of automated and computer-controlled equipment with magne-tic batching Systems in concrètemixing plants.

The présence of fibres leads toaccelerated wear of equipment,and in particular of thé mixer,requiring fréquent inspections.

The introduction of fibres into thédrum of thé truck mixer in théplant, after thé introduction of eachbatch, présents risks of uneven dis-tribution in thé concrète.

8 - SPRAYING

8-1- GENERAL PRACTICE

To thé extent possible, it is recommen-ded that thé spray lance be kept per-pendicular to thé surface to be treatedand that care be taken to obtain limitedrebound losses, and a properly com-pacted layer of correct thickness

Downward vertical spraymg is difficultthere are no losses, but thé aggregatesare not correcûy covered by thé concrè-te This may resuit in a lowenng of théstrength of thé concrète

The distance between thé lance and thésurface to be treated is adjusted accor-dmg to thé discharge velocity of théproduct to be sprayed This velocitydépends on thé discharge pressure andthé length of thé discharge Ime Ingénéral, thé distance between thé lanceand thé surfaces to be treated shouldremain withm thé kmits of 0 50 to 1 50m The number of layers required toobtain a given thickness of sprayedconcrète will be thé smallest possibleAs an example, thé thickness of a layeris of thé order of 7 to 10 cm

8-2 - SPRAYING ON REINFORCE-MENTS

The présence of remforcements ormetallic éléments (arches) contnbute tothé lowenng of fibre content

8-3 - SURFACE FINISH

The sprayed concreted surface will beleft as-sprayed, without floating or anyother fimshing m order to avoid any dis-turbance to its structure or any effect onils quality If another texture is requiredfor this surface, an additional layer willbe placed (called thé firushing layer)which can then be treated m conformitywith thé recommendanons ofParagraphs 6-1-2 and 6-1-4

8-4 - CURING

To prevent dehydranon, it is recommen-ded that thé sprayed concrète besprayed frequently with water

Under certain circumstances, curmgproducts may be used The applicationof such products shaH comply with théCOPIA rules in effect and witii thé pro-visions mennoned on product datasheets pubhshed by manufacturers

8-5 - SPRAYING IN COLDWEATHER

AU céments set slower when tempéra-tures drop below 5°C It is then necessa-ry to use correct cold-weather concre-ting pracnce Moreover, sprayedconcrète must not be sprayed over anice-covered or excessively cold surface

8-6 - THŒCXNESS CHECK

Compliance with thé thickness of thésprayed concrète shel is essentiel if it isto perform its functon Thickness chec-kmg is a délicate point

The facilites to be used to check thésprayed concrète thickness shall be siu-ted to each particular case, forexample- profilometer readmg before and afterspraying, accuracy is of thé order of thécentimètre,- clamping of pegs in thé facing,- destructive core sampling and dnlhngin thé sprayed concrète shell

9 - QUALITY CONTROL

9-1 - CONTENT OF QUALITYCONTROL TESTS

Quakty control tests are based upon théfollowing quality cntena- intnnsic quality of concrète characten-zed by ils composition, its compactnessand ils mechanical strength,- energy properties related to théprésence of fibres,- bonding of concrète to thé substrate,- uniforrnity m mass and continuity overvanous interfaces (substrate andconstruction puits)

9-1-1 - INTRDfSIC QUALITY OFSPRAYED CONCRETE

This applies to fresh concrète as well asto hardened concrète

9-1 -1 -1 - Anatysis of fresh concrète

It is essential to check thé realamount of fibre in thé concrète pla-ced. To accomplish this, it is possibleto carry out a "fresh concrète analy-sis" based upon samples taken justafter spraying and treated immedia-tely.Samples may be taken duringspraying in thé réceptacles descri-bed in Paragraph 9-2 and/or duringspraying on thé substrate. Analyseswill also indicate thé composition ofthé concrète placed.9-1-1-2- Compression test

The compression test is carned out oncore samples of 60 mm diameter in


accordance with thé provisions ofFrench standards NF P 18-405 and 18-406The test report shall include a descnp-tion of thé fracture modeFor certain applications, it may be use-lui to plot thé stress-strain curve

9-1-1- 3 - Early-age strength

Current core sampling techniques yieldsamples for evaluatmg thé mechamcalproperties of concrète having a com-pressive strength higher than 5 MPaFor compressive strengths between 1and 5 MPa, it is possible to saw cubes of10cm

9-1-1- 4 - Direct tensile test

This test is valuable for determimng théquality of thé "bonding" between layersIt is carried out on core samples of 60 to80 mm diameter (preferabty 80 mmbecause mis diameter allows a réduc-tion in thé scattermg of results)

The test is performed on a core usingthé procédure described below

- marking of test direction m relation tospraymg direction

- sawmg of faces perpendicular to thésurfaces of thé samples

Deflection

10x10 em

Energy I0oom joules 90°

Load-deflection curveLoad-deflectiondiagram plotted dunng a test

Louroe enwgeuque

Energy-defleotion diagram calculated fromthé load-deflection diagram

figure 9 Punch Hexwe test on slab

9-1-2 - PUNCTURE-FLEXURE TEST(Figure 9)

This test is carried out on plates of600 x 600 x 100 mm. under thé follo-wing conditions:

- thé average thickness of thé slab,evaluated to within a. centimètre, atthé location of thé punch section.

9-1-3 - BOUNDTNG TEST

- gluing a métal chip on each end withepoxy resin

- application of a tensile force through aSystem of joints as shown in Figure 8

1 Eprouvette

figure 8 Direction tensile

9-1-1- 5 - Calculation of compactness

Compactness is evaluated on coresamples by a density measurementeither by weighmg and measurementor by hydrostaùc weighmg after théapplication of paraffin

. slabs placed on a rigid metallicframe of 500 x 500 mm openingwith surfacing at thé location ofsupports on thé sprayed face,

- application of load through a rigidpunch having a section of 100 x 100mm positioned at thé centre of thécontainer bottom,

- punch travelling speed of 1mm/minute,

- recording of stress-displacementcurve measured at thé centre of thépunch bearing surface,

. stopping of test upon failure of slabor for a punch displacemen equal to30mm.

The test report shall include:

- thé stress-displacement curve,

- thé energy diagram giving théwork performed as a function ofdisplacement (corresponding tothé area under thé stress-displace-ment curve between 0 and théconsidered displacement),

Expenence has shown that thé results oftins in-place tests are highly scatteredand altered by secondary phenomenasuch as deviated traction, peeling andeven placement difficulhes related tothé surface condition of thé concrèteand to thé weight of thé equipment It isrecommended that this test be carriedout in thé laboratory using samples of80 mm diameter contaming thé entirethickness of thé sprayed concrète andpart of thé substrate as shown m Figure10 The test is then carried out using thédirect tensile test procédure descnbedin Figure 8

The results should include thé failurestress F/S, thé location and thé descrip-tion of thé fracture plane This stress iscaîled thé bonding stress if thé fracturetakes place at thé interface between thésprayed concrète and thé substratemater lai

In thé particular case in which thé rockyformation is cracked, it is recommen-ded that a sprayed concrète bondingtest also be carned out at thé location ofthé cracks and joints This requires pré-cise and exhaustive pnor notation ofcracks and joints


80

1 Sprayed concrète2 Substrate

figure 10 Bondmg test

9-1-4 - Evaluation of uruformity m massand conùnuity at thé location of thévanous interfaces

This évaluation is carned out firstîy onthé basis of a Visual examination of coresamples (cores and imprints) generallymade with in thé framework of thé pre-ceding tests In thé exceptional case inwhich m place tests are considered tobe unnecessary, it will be désirable totake a few core samples for Visual exa-mination

Also, it is possible to use nondestructivemethods such as thé sclerometer andsomc examination, if possible using asréférence thé test section completeddurmg thé suitabdity trial

9-2 - CHARACTERISTICS, SAM-PLING METHOD AND CONSER-VATION OF SAMPLES SUBJECTEDTO THE SUITABILITY TRIALSAND TO THE QUAUTY CONTROLTESTS

9-2-1 - GENERAL

Fresh concrète or hardened concrètesamples can be taken from réceptaclesas descnbed below or from a layer ofthé sprayed concrète on its substrate

9-2-1-1 Description of réceptacles

It is recommended that thé réceptaclesused be as descnbed m Figure 11(offenng a minimal surface, of thé orderof 0 25 m2) mto which thé concrète willbe sprayed perpendicular to thé bot-tom The thickness of thé concrète afterspraying shall be at least 150 mm

However, slabs intended fox thépunch-flexure test shall be made inréceptacles of 600 x 600 x 100 mm.In this case, care will be taken toobtain an even surface and a thick-ness between 100 and 110 mm.

ngorously thé same conditions asrecommended for thé works consti-tuents, machine, lance holder andspraying methods in particular

9-2-1-2 - Spécial case in which a robotisused

Considermg thé spraying rates current-ly observed when a robot is used (10 to20 m3/h), thé filling of thé réceptaclesmay be difficult In this case, thésamples may be taken by in-placeconng

In any case, thé slabs intended forthé punch-flexure test shall bemade in thé réceptacles providedfor this purpose.

9-2-2 - Sample charactenstics and sam-phng method

9-2-2-1- Fresh concrète

A sample is to be taken after in-situspraying m three différent zones In anycase, thé sampling shall cover thé enti-re thickness of thé tested layer

An analysis of thé fresh concrète shallbe carned out on a fraction of eachsample of thé order of one litre basedupon French standard NF P 18-560

9-2-2-2- Hardened concrète

Samples shall be taken from thé récep-tacles or in-situ by core sampling whenthé âge of thé concrète has reached atleast 3 days, except for those to be tes-ted at earlier âges The diameter of thécore samples shall be between 60 and80 mrn depending on thé type of test tobe camed out The ends of thé spéci-mens intended for thé mechanical com-pression tests shall be sawn perpendi-cular to thé surface and then ground orsurfaced After this opération, thé slen-derness ratio of thé spécimens shall beequal to 2

9-2-3 - Sample and slab conservationconditions

The réceptacles shall be kept on thésite before transport to thé test labora-tory under température conditions asclose as possible to 20°C The concrèteshall be protected agamst drymg ertherby a cunng product or by a waterproofsheet The réceptacles shall be trans-ported to thé test laboratory 48 hoursafter manufacture

Upon réception at thé laboratory, thésamples shall be cored The cores andslabs shall then be kept under laborato-ry conditions in accordance with Frenchstandard NF P 18-405 unùl thé plannedtests In-situ sampling shall foEow thésame procédure

However, for thé direct tensile and bon-ding tests, core samples may be madebefore thé concrète is 7 days old so thatthé torque, exerted on thé concrèteduring conng, does not affect thé set-ting planes mechamcally

10 - SAMPLING NUMBER ANDFREQUENCY - TEST SCHEDULE

Thèse data are set by thé main contracter

It is however recommended that sam-pling corresponding to thé suitabilitytrials and to thé quality control testséries be carned out m accordancewith thé conditions of thé followingtable givenonFig 12

11- HYGIENE AND SAFETY

The "Hygiène and Safety Plan" shall setforth, before dealmg with thé spécifieproblems relative to spraying, ail théexisting rules takmg into thé accountthé situation and thé type of structure tobebuilt

Thèse rules hâve to do with

- works in confined atmosphère, inaggressive, hazardous or toxic ermron-ments,

V////////////////,

Samplingzone

Minimal thickness of 15 cmin thé sampling zone

Variable hight

Spraying shall be camed out under figure « test réceptacle


- works requiring thé use of electricpower, compressed air or other com-pressed fluids,- use of low-voltage power in water tunnels.SPECIAL MEASURES

The spraying of concrète involves spé-cial risks for personnel and thé environ-ment. Additional safety measures mustconsequenûy be provided and writtenin thé HSP. Whatever thé sprayingmethod, certain aggressive productscan be used (alkaline admixtures, forexample). Users must take thé précau-tions called for by législation and men-tioned on thé packaging of products.In thé dry process, thé main risks aredue to dust émissions and to "gunshots".Every effort must be made to lirait oreliminate thèse risks by using appro-priate équipaient in perfect condition.Personnel training is of primary impor-tance. For example, to prevent "gun-shots", one need only :- properly shut of thé water,

- when putting thé hose down, makesure its outlet is lower than thé waterring (water flows out if thé valve isincorrecûy closed),- blow out thé hoses each time sprayingis stopped and, when work résumes,- avoid sudden Met of compression airinto hose,- do not activate thé air without havingmade sure that thé hose is securely heldby thé nozzleman.In thé wet process, thé risk of hose buis-ting is greater ; it is mus necessary to :- avoid clogging, which causes pressu-re rises,- check for hose wear,- check thé pumping pressure.It is désirable under thèse conditionsfor thé personnel assigned this task tohâve a "aptitude certificate" which isalready issued by certain training orga-nizations.The distance between thé lance and thésubstrate, recommended in

Paragraph 8-1, exposes thé sprayer toaggregate or fibre rebound.He must be equipped with a protectiveplexiglass mask or fine-mesh screen, orgoggles.11-2 - ADVANTAGES OF FIBRE RETN-FORCED SPRAYED CONCRETEIn new construction projects, thé FRSCtechnique is of definite value in terras ofpersonnel protection.In thé excavation cycle on thé wor-king face, thé material reinovaland mechanical cleaning phasescan, in particular in unstableground, be followed by a fibre rein-forced sprayed concrète layerwithout manual intervention forthé setup of a welded wire fabric.

Carried ont by means of a sprayingrobot, this layer does not exposeany workers before thé placementof thé protection that it constitntes,thé first phase in thé completion ofthé supporting System to be provi-ded.

Désignation of tests

Composition ofconcrèteQuantity of fibres

Compression

Direct tensile

Density

Punch-flexure

BondingUniformity andcontinuity

Visual examination

Sclerometeror sonicexamination

Number and schedulingof tests

1

1

3 to 7 days3 to 28 days3 to 28 days

Test frequency

Q/week < 100 m3

Every 100 m3

Q/day < 20 m3

every 20 m3

Every

Q/week > 100 m3

Once/weekQ/day > 20 m3

every day50m3

Every 1000 m3 (*)

On ail core samples

1 to 28 days

3 to 28 days

Q/week < 100 m3

every 100 m3Q/week > 100 m3

Once/weekEvery 1000 m^ and at cracked zones and joints

On ail core samples

Tests to be carried out on thé lining only in thé case in which thé results of théother tests should reveal anomalies


APPENDK - STANDARDS M EFFECTON 30 SEPTEMBER 1994

NF P 15-300 Hydraulic bindeis -Vérification of suppty quality - Pacteng -Labelling.

NF P 15-301 Hydraulic binders -Définitions, classifications and spécifi-cations of céments.

NF P 15-317 Hydraulic binders -Céments for marine engineering.

NF P 15-319 Hydraulic binders -Céments for vrorks in water with highsulphate content.

NF P 18-010 Concrètes - Classificationand désignation of hydrauMc concrète.

NFP 18-011 Concrètes - Classificationof aggressive envirorunents.

NF P 18-101 Aggregates - Terminology- Définitions - Classification.

NF P 18-103 Additives for concrète,

mortars and slurries - Définition -Classification and marking.

NF P 18-301 Aggregates - Naturelaggregates for hydraulic concrète.

NF P 18-303 Concrète : Préparation -Mbting water for structural concrète.

NF P 18-305 Concrètes - Ready mixedconcrètes prepared in thé factory.

NF P 18-405 Concrètes - Informationtests - Préparation and storing test spé-cimens.

NFP 18-406 Concrètes- Compression test.

NF P 18-409 Concrètes with métal-lie fibres - Flexural tests.

NF P 18-41T Concrètes - Surface hard-ness measurement with sclerometer.

NF P 18-418 Concrètes - Sonic testirig.

NF P 18-451 Concrètes - Slump test.

NFP 18-500 Concrètes - Sand concrètes

NF P 18-550 and following : relative toaggregates.

NF P18-560 Aggregates - Granulometricanatysis - Sieving method.

NF P 18-852 Products or product Sys-tems for application to thé surface ofhardened concrète - Tensfle adhésiontest on sawn test pièces.

NF P 18-858 Products or product Sys-tems for application to thé surface ofhardened concrète - Tensile adhérencetest on a rough surfaced test pièce.

NF P 95-102 Engineering structures -Repairs and strengthening of concrèteand masonry constructions - Sprayedconcrète - Spécification for techniquesand matériel used.

Version of 10/10/94

Composée des 5 sociétés belges suivantes :CFE n.v.L.L. & N. De Meyer n.v.Dredging International n.v.Besix n.v.Van Laere n.v.


LE TUNNEL PIET HEIN A AMSTERDAM

FAÇON D'ABORDER LB wrcpfDU TUNNEL DE PET HEIN

Le résultat de l'adjudication organiséedébut 1892 selon les règles européen'aespourle tunnelPietHeiaa conduitetuieintematioaâMsation deceprojetdela mile d'Amsterdam.

Auteurs- ing. Ger LANGE,- tng. Frits BRINKS,

Bureau du Projet du tunnelPiet Hein

- ir STOFFEL DE RONDE,SAT Engineering.

fWWH, PBQfECf

Cootmct awards etoty in 1962 for thé

rnlss matited in tfietioa" of ttm project ia thé dty afAmsterdam,

La façon d'aborder le projet du tunnelPiet Hein a été déterminée dans lecadre des conditions qui avaient étépréétablies H y a en premier lieu lerésultat de l'étude de faisabilité réali-sée pour le projet Après la reconnais-sance de 10 variantes pour la partie Estdu boulevard de 11J à Amsterdam( 1984-1985), cette étude de faisabilité aété exécutée en deux phases La pre-mière phase concernait un ouvragerelativement court, tunnel ou pont,pour le franchissement du canal Ams-terdam - Rhin Au cours de la secondephase, une exploration technique etéconomique a été réalisée d'un tunnellong entre le Panamaweg et le Soider-zeeweg Cette dernière étude a con-duit (en 1988) à une esquisse d'avant-projet d'un tunnel immergé, avecestimation du coûtH y a en second lieu les recommanda-tions de la Commission HerweijerCette Commission a formulé, en 1988,des recommandations pour la réalisa-tion de grands projets à Amsterdam.fl y a finalement les Conventions " Pland'accessibilité de la Randstad (régionAmsterdam - La Haye - Utrecht - Rot-terdam)" et "Construction de loge-ments dans la zone portuaire Est" Letunnel Piet Hein est repris dans cha-cune de ces Conventions n y est indi-

qué que le tunnel doit pouvoir être misen service en 1996.Le tunnel constitue l'élément majeurde désenclavement de cette nouvellezone de logement et d'activité

CONDITIONS DE DËPART

Ces conditions impliquent que. en7 ans, au départ d'une esquisse, untunnel d'environ 2 km de longueurdoit être réalisé fl faut de plus tenircompte du fait que le processus déci-sionnel pour la construction d'un ou-vrage d'une telle importance progres-se en phases Une décision relative àune phase ultérieure, incluant la mise àdisposition des moyens financiers, estprise sur base du résultat de la phaseprécédente Et la procédure décision-nelle, depuis la rédaction du rapportjusqu'à la décision, prend un tempsénorme. Ceci a exigé la mise en placed'une organisation du projet fonction-nant d'une manière simple, rapide etefficaceDurant l'évolution de l'étude, et aprèsconcertation, un certain nombre deprincipes ont été établis qui définis-sent la manière de gérer le projet, etde là sa structure organisationnelle ns'agit du contrôle de la qualité, du

contrôle du coût, du contrôle du délai,de l'organisation et de lïnformation.

SURVEILLANCE DE LA QUALITÉ

Le projet implique la mise en œuvred'un maximum de know-how en ma-tière de construction de tunnels. Lecontrôle de la qualité est appliquépour la conception et la construction.Chaque participant à la structure or-ganisationnelle du projet est ainsiintégralement responsable des activi-tés qui lui sont confiées Le program-me'des exigences est développé enmême temps que le projet provisoire,de façon à ce que ceux-ci se contrô-lent mutuellement. L'aspect "géniecivU" du projet est le point de départde l'aspect architectural.

SURVEILLANCE DES COUTS

Un contrôle méticuleux des coûts estappliqué. L'évolution des coûts estmaîtrisée sur base d'une estimationdétaillée établie au préalable parphase. L'attribution de travaux s'effec-tue sur base d'offres. Toutes les tâchessont préparées, attribuées et géréespar ou pour compte du Bureau du Pro-


Fig. 1-Leprofilen travers des caissons comprend deux sections pour le trafic routierséparées par une section pour l'exploitation (secours et équipements) et une section

pour le trafic ferroviaire.

jet du tunnel Piet Hein. Lors de l'adju-dication, il est agi conformément auxdirectives établies par l'UE

SURVEILLANCE DU DÉLAI

L'établissement du projet et la cons-truction ont lieu dans le cadre d'unprocessus continu, dans lequel lesdiverses phases se poursuivent sansdiscontinuité. Le processus décision-nel est adapté au développement con-tinu du projet et de la construction. Leprojet et la construction sont coordon-nés avec ceux d'autres ouvrages quise situent dans les environs du tunnel.

ORGANISATION

Le projet est réalisé par une entitéorganisationneOe temporaire Le coor-dinateur/chef de projet ayant pouvoirde décision est le Bureau du Projet"Tunnel Piet Hein", dépendant duDépartement de la Gestion urbained'Amsterdam. Ce Bureau du Projet est,au nom de la ville d'Amsterdam, lemaître d'ouvrage pour la constructiondu tunnel. Le Bureau du Projet fait rap-port à l'Echevin de la Circulation, de laGestion et de l'Environnement, res-ponsable du projet au nom du Col-lège.

INFORMATION

Le déroulement du processus de réa-lisation est reporté dans des docu-ments d'exécution, des comptes ren-dus, des rapports de réunions et desrapports d'avancement.

GESTION DU PROJET

L'évolution du projet est gérée centra-lement dans le Groupe de Projet "Réa-lisation du tunnel", qui se réunit toutesles 4 semaines sous la présidence duBureau du Projet. Le directeur de pro-jet, gérant le contrat avec l'entrepriseet assurant la coordination et la syn-chronisation avec d'autres exécutantsdu projet et des tiers, y participe, ainsique les autres exécutants qui réalisentun certain nombre de travaux partielset complémentaires. Le directeur deprojet oMge la mission confiée à l'en-trepreneur lors de la réunion de chan-tier, qui a lieu également toutes les4 semainesLorsque les autres exécutants detâches font intervenir des tiers pourl'exécution des travaux, la gestion deces tâches leur est également confiée.Le directeur de projet assure égale-ment la coordination et la planificationavec les divers exécutants, ainsi qu'a-vec d'autres dont les activités sontproches de celles du tunnel

QUALITÉ

Tous les exécutants sont intégrale-ment responsables du produit qu'ilsdélivrent. L'assurance-qualité, tellequ'elle est appliquée pour le tunnelPiet Hein, est décrite à l'article "Lecontrôle de la qualité lors de la cons-truction du tunnel Piet Hein" dans leprésent numéro.

Fig. 2 - La plus grande partie du tunnel, 1.260 m sur un total de 1.900 m, se trouvera sous l'eau.

330 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994 _________

F/a 3 - Les éléments du tunnel sont construits à Anvers.

La mise en œuvre maximale de know-how en matière de tunnel est réaliséeau moyen d'une série de mesures.L'étude de faisabilité a été exécutéepar le Service des Travaux publicsexistant à l'époque à Amsterdam,La mission d'ingénierie pour l'étudedu projet et la conduite du chantiersont confiées à SAT Engineering, uneassociation de trois bureaux d'ingé-nieurs-conseils ayant l'expérience deprojets comparables. Ce maître d'oeu-vre a été choisi à la suite d'un proces-sus de sélection, dans lequel lesconnaissances et l'expérience suffisan-tes étaient un critère important.Le projet a été examiné par le Servicede Construction du Rijkswaterstaat, etson évaluation a été suivie d'un avissur un nombre de sujets spécialisés.Un groupe de conseillers est reprisdans la structure organisationnelle duprojet, et conseille le Bureau du Projetlorsqu'une "seconde opinion" est sou-haitée sur un sujet bien spécifique.Ces spécialistes interviennent égale-ment, si nécessaire, pour un avis directau stade du projet et de l'exécution.La réalisation du projet a été confiée,après procédure de sélection et adju-dication, à la "Combinatie PHT", avecGTI comme sous-traitant pour les ins-tallations. Lors de la présélection, une

expérience de projets de tunnel com-parables constituait un critère décisifLa responsabilité de l'établissementdu projet d'exécution est confiée, parle cahier des charges, à l'entrepreneur.La base en est le pojet décrit auxdocuments d'adjudication, dont la res-ponsabilité est reprise par l'entrepre-neur, ainsi que les variantes propo-sées par l'entrepreneur, pour autantqu'elles soient approuvées.L'aspect architectural a été réalisé parle Bureau d'Architecture Van Berkelen Bos, sur base du projet " génie civil ".

PLANNINGET SYNCHRONISATIONLe processus de réalisation est diviséen 4 phases, conformément aux pres-criptions générales des ingénieurs-conseils aux Pays-Bas.La première phase concernait l'éta-blissement de l'avant-projet et le pro-gramme d'exigences. A la fin de lapremière phase, qui a duré 6 mois, unprogramme d'exigences était dispo-nible, qui avait été adapté au projetprovisoire.Pendant la deuxième phase, le projetdéfinitif a été établi en environ 9 mois.La rédaction du projet d'adjudicationet du cahier des charges, la mise en

adjudication, la demande et l'obten-tion des autorisations - la troisièmephase - ont duré environ 23 mois.Pour la dernière phase, la constructiondu tunnel, une durée de 51 mois a étéavancée dans le cahier des charges.La coordination interne de tous lesparticipants au projet est assurée parSAT Engineering. La coordination ex-terne avec les instances administra-tives et officielles est assurée par leBureau du Projet. Ceci vaut égalementpour la coordination avec les respon-sables des projets exécutés dans lesenvirons du tunnel Piet Hein.La coordination avec le Rijkswaters-taat, en tant que gestionnaire du canalAmsterdam - Rhin et dans le cadre destravaux d'élargissement du canal, estassurée en commun par le Bureau duProjet et SAT Engineering.Les moyens financiers pour la cons-truction du tunnel ont également étémis à disposition d'une manière pha-sée. Le premier crédit de préparation,destiné aux phases 1 et 2, a été attribuésur base de l'étude de faisabilité.Le deuxième crédit de préparation,destiné à la phase 3, a été attribué surbase du résultat de la phase 1. Le troi-sième crédit, un crédit de démarrage,est attribué sur base du projet d'adju-dication. Ce crédit était destiné à des


Echevin Circulation, Gestion et Milieu

Administration Urbaine Amsterdam

Directeur projet Réunion de coordinationdes groupes cfeprojeîeSVBMISRAdmmisfration

OMEGAMEnwonnsmentCOf!tFut& d t COUlS Mécantouo des Sots Zone orientale du portloûtsat AdministrationAdfrarBstraîion urbainecentre-viSe : Administration portuaire urbaine

urbaine des Transports

Service de construction

Bureau de construction technique

PréparationContrôle des coûtsExécution ArchitsctavanBerkel&Bos

Directeur de projet

IngeniénePlanningPréparationContrôle des coûtsExécution Bureau de contrôle technique SECO

IngénieriePlanningPréparationContrôle des coûtsExécution

IngénieriePlanning

j PréparationContrôle des coûtsExécution Directeur de projet

IngénieriePlanningPréparationContrôle des coûtsExécution • Directeur de projet

IngénieriePlanningPréparationContrôle des coûtsExécutionOrganisation du projet

du tunnel Piet Hein

S - Bâtiment de service côté est.

travaux de dégagement et de démoli-tion sur le tracé du tunnel.Le crédit d'exécution est égalementattribué sur base du projet d'adjudica-tion.

CONTROLE DU COUT

Le subside de l'Etat pour la partie rou-tière du tunnel a été mis à dispositionen même temps que le crédit d'exécu-tion. Le subside pour la partie ferro-viaire a déjà été accordé en principedurant la phase du projet. I est prévuqu'il soit mis à disposition en 1994 et1995.Lors des demandes de crédit, un rap-port est toujours établi relatif à l'objetde ces mises à disposition de fonds. Ladéfinition du programme d'exigencesa également fait l'objet d'un arrêtéséparé important. Ceci a permis l'éta-blissement d'un cadre décisif pour ladéfinition des coûts.L'expert en matière de coûts de cons-truction, qui conseille le Bureau duProjet en matière de contrôle descoûts, est VB Accountants. 11 a mis surpied, en collaboration avec ce Bureaudu Projet, un système de contrôle descoûts.Le contrôle central des coûts est réa-lisé par le Bureau du Projet. Les don-

nées nécessaires sont fournies par ledirecteur du projet et les autres exécu-tants. VB Accountants assure le con-trôle.

A l'occasion du contrôle des coûts, ilest constamment tenté de compenserdes augmentations de coûts par desréductions.

Fig. 6 - Les éléments du tunnel sont précontraints.


L'INFRASTRUCTURE D'AMSTERDAM

A Amsterdam, les anciennes zonesportuaires le long des rives Sud du rjsont en voie de redéveloppement enquartiers de logement et d'activitésmodernes. Cette zone, de Sloterdijk àl'Ouest jusqu'à l'île de Zeeburger à l'Estd'Amsterdam, sera désenclavée par leboulevard de ÏÏJ. La route se raccordeau Périphérique Ouest (A10) près deSloterdijk, et au Périphérique Est surIle de Zeeburger.Le boulevard de 1TJ est un élément duréseau routier d'Amsterdam.Les éléments de ce réseau sont :- le Périphérique AlOachevé en 1990;- la ceinture de la ville intérieure,comprenant le "Singelgrachtring" et lapartie centrale du boulevard de 1TJ ;cette ceinture sera achevée à l'Est en1996;- l'axe Nord-Sud entre le PériphériqueNord et le Périphérique Sud-Est ; cetteliaison croise le IJ par le tunnel de 1TJ ;- l'axe Est-Ouest formé par le boule-vard de l'IJ ;- d'autres artères radiales à l'intérieurdu Périphérique et de la Ceinture.Le boulevard de 1TJ est déjà en serviceen grande partie par le biais de routesurbaines existantes. Simultanément audéveloppement urbain en divers en-droits, la route sera réaménagée, enphases, et ainsi transformée en vérita-ble boulevard de l'IJ. Le tunnel PietHein se construit au droit de l'actuelmaillon manquant, entre le "Panama-weg" et le "Zuiderzeeweg".Parallèlement au boulevard de 1TJ, uneliaison ferroviaire urbaine est réalisée,qui forme une partie du réseau rapided'Amsterdam. Ce réseau rapide estcomposé de la ligne Est du métro(mise en service en 1980), la ligned'Amstelveen (mise en service en1990), la ligne périphérique (entreZuidoost et Sloterdijk et le Sud-Est (enconstruction et à mettre en service en1997), la ligne Nord-Sud (dont la miseen chantier est prévue pour 1998) et laligne ferroviaire de l'IJ de long du bou-levard de 1TJ. Cette dernière ligne seraprolongée en direction de l'Est, et

assurera le désenclavement des nou-veaux quartiers "Nouvel Est"projetésdans 1TJ extérieur. La décision de réali-ser la ligne ferroviaire de l'IJ n'a pasencore été prise. Pour la partie orien-tale, le processus décisionnel est lié àcelui de la réalisation des nouveauxquartiers "Nouvel Est". Dans le cadrede développements urbanistiques,certains éléments du tracé sont cons-truits anticipativement. fl s'agit entreautres d'une partie de 1.350 m de lon-gueur intégrée dans le tunnel PietHein. La construction ultérieure sépa-rée coûterait environ le triple.

Entre la gare centrale et le Périphéri-que Est, le boulevard de 1TJ passe àtravers la partie orientale du port, quiest transformée à un rythme accéléréen zone moderne de logement et d'ac-tivité. 6.000 logements y seront cons-truits dïci la fin de 1996.

Le tracé du boulevard de 1TJ se situe icidans le "Bassin ferroviaire", une an-cienne darse portuaire. Par une miseen souterrain de la route, un nombrebeaucoup plus important de loge-ments peut être construit le long du"Bassin ferroviaire", le trafic n'y consti-tuant aucune gêne.De même, la solution tunnel a été rete-nue pour le croisement du boulevardde 1TJ avec le canal Amsterdam - Rhin.Le dédoublement de la navigation surle canal vers la partie occidentale duport et vers ITJsselmeer conduit à descroisements des mouvements de na-vigation, pour lesquels une grandelargeur navigable et une bonne visibi-lité sont nécessaires. De même, unenavigation sans entraves est néces-saire vers des installations du "Port del'Entrepôt", qui reste de ce fait égale-ment accessible pour la navigation deplaisance.


la partie de tunnel sous eaucomprend huit éléments

LA PARTIS DU TUNNELBAU

la plus gr$ttd® parte eta toanel PietHein, ss troyv^fa $0usl*eây. Ceci 3pourçau&équeace te choix évidçftl de laméthode d'échouagê d'autant qml'sm-bottchure dv canal Amster^am'Khinne peuî être coupée à la aawgao'ooplus d'un week-md

Le tunnel Piet Hein comprend 2 per-tuis pour le trafic routier, avec chacun2 voies de circulation. Entre ces per-tuis se situe un cadre, dont la partieinférieure est aménagée comme issuede secours, et la partie supérieureconstitue un couloir de service avecdes liaisons aux diverses installationsDu côté Sud du tunnel, un pertuis sup-plémentaire est prévu pour la liaisonfuture par tramways rapides.En longueur, le tunnel comprend 5 par-ties différentes, à savoir de part et d'au-tre une trémie ouverte et une sectionde liaison couverte, et entre ces der-nières la partie en tunnel immergé.Cette partie immergée se situe surune grande longueur quasi au milieudu Bassin ferroviaire, traverse l'accèsau Port de l'Entrepôt, et croise l'em-bouchure du canal Amsterdam - Rhin.Par suite de sa situation, le tracé dutunnel comporte une courbe de cha-que côté. L'alignement vertical estplus simple. La profondeur requisepour la navigation dans le canal Ams-terdam - Rhin, et surtout celle vers lePort de l'Entrepôt, déterminent le

Auteurs- ir. STOFFEL DE RONDE

- ir. LODE FRÂNKEN

niveau de la partie centrale. Le tunnelremonte lentement dans le Bassin fer-roviaire, de sorte que, près de la riveOuest, il se trouve encore juste sous

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Fig. 8 - La construction de la liaison occidentale relie le tunnel immergé à la trémieouverte ; elle se construit dans une fouille avec palplanches en acier.

Fig. 7 - Des palplanches servent de support pour l'esplanade inclinée, qui recouvrira la plus grande partie de l'entrée ouestdu tunnel.


Fig. 9 - Lespalplanches en acier départ et d'autre de la trémieoccidentale évitent la venue latérale d'eau.

Fig. 10 - Chaque élément à immerger est divisé en 6 tronçonsreliés entre eux par des joints de dilatation.

eau. La pente longitudinale du côté Estest déterminée par la pente maximaletolérée pour le tramway rapide.

TUNNEL IMMERGE

Au niveau du projet d'adjudication,beaucoup de localisations potentiel-les de la darse destinée à la construc-tion des éléments ont été étudiées.Finalement, une adaptation de la darseprès du Coentunnel, déjà utilisée àplusieurs reprises pour d'autres tun-nels, avait été retenue dans les docu-ments d'adjudication. Selon le projetdu cahier des charges, 6 élémentsimmergés de longueur différenteauraient pu être réalisés dans cettedarse en 2 phases. Parmi les localisa-tions alternatives introduites lors de lasoumission, la proposition de la Com-binatie PHT d'utiliser la darse d'An-vers, s'est avérée la plus intéressantedu point de vue économique, entreautres du fait que la darse était prête àêtre utilisée immédiatement.Par suite du transport maritime, la lon-gueur des éléments immergés est li-mitée à environ 160 m. La partie im-mergée du tunnel comporte au total8 éléments.La section de liaison Ouest relie le tun-nel immergé à la trémie ouverte. Elleest construite dans une fouille réaliséeà l'aide de palplanches en acier.L'équilibre vertical du fond est assurépar un béton coulé sous eau, avecpieux de traction. Les pieux fonction-neront en situation finale comme pieuxde fondation (en compression) pour lasection de liaison. Sur celle-ci se trou-ve le bâtiment de service, la C. vanEersterenlaan passe également au-dessus de la section de liaison.Du côté Est, le tunnel rejoint la rive àune profondeur plus grande, impli-

quant donc une fouille plus profonde, nest apparu nécessaire de foncer lespalplanches jusque dans la coucheimperméable d'argile de Eem au ni-veau N.A.P. -30 m. Au droit de la sec-tion de liaison Est, la deuxième couchede sable, sur laquelle la fondationserait normalement établie, s'est avé-rée interrompue par des dépôts del'ancien IJ. Pour cette raison, la cons-truction sera fondée sur des pieux-pertuis en acier, qui descendent jus-qu'à la troisième couche de sable à- 60 m. Le bâtiment de service Est, des-tiné aux équipements du tunnel, estconstruit sur la section de liaison Est.

ACCÈS DU TUNNEL

L'accès Ouest est exécuté en grandepartie en construction poldérienne.Sous la trémie se trouvent suffi-samment de couches imperméablesd'argile pour diminuer le phénomèned'infiltration. Pour une seule partie(profonde) située juste avant la sec-tion de liaison, la stabilité du fond n'estpas assurée. Une dalle en béton surpieux de traction y est mise en œuvre.Les palplanches en acier de part etd'autre de la trémie, qui descendentjusqu'à l'argile, évitent la venue laté-rale d'eau. Les palplanches serventégalement de support pour l'espla-nade inclinée qui recouvrira la plusgrande partie de l'entrée Ouest dutunnel. Un système de drainage estmis en place sous la chaussée, éva-cuant l'eau d'infiltration et de pluievers une station de pompage.L'accès Est est également construit enconstruction poldérienne, avec déspalplanches en acier descendant jus-que dans la couche d'argile de Eem.Cette couche d'argile limite, avec lespalplanches, la venue d'eau d'infiltra-

tion. La formation éventuelle de pres-sions d'eau intersticielle dans des len-tiEes de sable au-dessus de la couchede Eem est évitée par la mise en placede pieux filtrants en gravier.La composition du sous-sol peut con-duire à un tassement après rabatte-ment et excavation. Ce tassement estcréé artificiellement avant la construc-tion, par rabattement de la nappe, alorsque le poids du terrain à excaver ulté-rieurement est encore présent.Les rideaux de palplanches pour lapartie plus profonde de l'accès Estsont étançonnés l'un sur l'autre par unradier de béton coulé sous eau, et pardes élançons en acier à la partie supé-rieure. Pour les parties situées plushaut, les palplanches sont ancrées àl'arrière.

DÉPÔTDES TERRES EXCAVÉES

Tant pour les parties terrestres quepour la partie immergée, la mise enplace du tunnel nécessite l'excavationd'une tranchée. Le terrain ainsi libéréest en partie pollué. Seule une trèspetite partie est polluée au point dedevoir être conduite vers une déchar-ge spécifique.Pour la partie restante, une solutionspéciale a été recherchée, dans lemême secteur de la ville. Dans le portdu rj, situé à proximité, un bassin estcréé sous eau, au moyen de diguesimmergées, à l'intérieur duquel laterre et la boue peuvent être entrepo-sées, avec des terres peu polluéesprovenant de la zone Est du port. Letout est recouvert à l'aide de terrespropres, et le port reste suffisammentprofond pour la navigation future.

336 TUNNEI5 ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994

EQUIPEMENTS

Comme tout tunnel routier moderne,le tunnel Piet Hein est pourvu d'ungrand nombre d'équipements électri-ques et mécaniques. Ces équipementsconsomment une grande quantitéd'énergie. La société d'électricité ur-baine transforme, dans chacun desdeux bâtiments de service, le courantdu réseau de 10 KV vers la basse ten-sion. Par suite de la longueur du tunnel,une chambre de transformation sup-plémentaire est nécessaire au milieudu tunnel. Une installation de secoursest prévue dans chacun des bâtimentsde service, réalisée par une installa-tion couplée chaleur-puissance. L'éclai-rage est adapté par étapes du niveaude l'éclairage diurne vers celui dutunnel.La ventilation est réalisée par desaccélérateurs fixés au plafond, qui

assurent, en cas de traie dense oucongestionné, un renouvellement suf-fisant de l'air, et éloignent, en cas dïn-cendie, la fumée des véhicules enattente. La capacité de la ventilationest définie par un calcul de probabi-lité, développé par le Rijkswaterstaat.Le tunnel est de plus équipé de diverséquipements de contrôle du trafic,d'installations de pompage, de moyensde communication et de dispositifs desécurité situés dans des niches dansles parois.

ASPECT ARCHITECTURAL

L'architecte Ben van Berkel a conçules deux bâtiments de service commedes signaux urbains. Des plaquesd'acier inoxydable sont utilisées pourles façades, d'où une lumière jaiÛît lesoir. Les élançons entre les parois de

l'accès Est sont placés en croix unelégère courbe provoquant un effetplastique. Aux entrées on a opté pourdes palplanches simples, couleur alu-minium.

Une économie en matière de coûtsd'exploitation s'est avérée possible encombinant la gestion du tunnel PietHein avec celle du tunnel de ITf. Acette fin, le bâtiment de contrôle dutunnel de 1TJ sera agrandi, et reMé parun câble en fibre de verre au tunnelPiet Hein.

L'accès Est croise le tracé des con-duites principales de transport de etvers l'installation d'épuration des eauxusées située à l'Est d'Amsterdam. Lesconduites d'amenée sont détournéesau-dessus de la section de liaison.Pour les conduites d'évacuation, unenouvelle issue est créée dans le canalAmsterdam - Rhin, au Nord du tunnel.

Eléments de tunnel construitsdans une darse anversoise

LES CAISSONS DU TUNNELSONT CONSTRUITS DANSUNE DARSE ANVERSOISE

Les caissons du tunnel Piet Hein sontconstruits dans la darse située dans leport de la rive gauche à Anvers. Lescaissons du tunnel de Liefkenshoekd'Anvers avaient été construits danscette darse, qui fera partie ultérieure-ment du bassin de Verrebroek.

Auteursir. LODE FRANKEN

et ir. STOFFEL DE RONDE

La construction des tronçons indivi-duels est basée sur la méthode tradi-tionnelle de construction d'élémentsde tunnel non revêtus d'une couche

TUNNEL CAISSONS CONSTRUCTEDIN AN ANTWERP BASIN

The Piet Hem tunnel caissons are builtin thé basin located in thé port ou ttteMt bank ofAntwerp. The caissaas ofthé LieÛcenshoek timnel in AntverpwerebuiKin thisbasin, whieh willuM-mately form part of thé Verrebroekbasin.

Etant donné que les dimensions enplan de la partie immergée du tunnelPiet Hein sont comparables à celles dela partie immergée du tunnel de Lief-kenshoek à Anvers, un positionne-ment analogue dans la darse a étéadopté. En d'autres mots : le tunnelimmergé a été divisé en 8 élémentsd'environ 160 mChaque élément de tunnel a ensuiteété divisé en 6 tronçons d'environ27 m, reliés entre eux par des joints dedilatation.Les tronçons d'extrémité incluent l'en-cadrement du joint d'immersion, surlequel le joint Gina et les profilsOméga sont montés, aux fins d'assurerla liaison étanche entre les élémentsde tunnel. Deux éléments comportentles appareils nécessaires pour la réali-sation du joint de clôture.

F/g 11 - Les caissons sont construits dans la darse du port de rive gauche prèsd'Anvers.


Fig 12 - Des pieux en béton d'environ 16 m de longueur travaillant à la traction et lacompression sont battus pour l'accès ouest

imperméable, de sorte que, par tron-çon, les coulées suivantes peuventêtre discernées dalle de radier (envi-ron 1000 m3 par coulée), parois inter-nes (environ 200 m3 par coulée) etparois externes + toit (environ 1100 m3

par coulée) Les parois internes etexternes et le toit sont construits àl'aide d'un coffrage-tunnel en acierroulant sur la dalle de radier, danslequel les parois internes sont toute-fois coulées préalablement aux paroisexternes et au plafond.Les 6 tronçons séparés de chaqueélément de tunnel sont transformés enun ensemble raide au moyen d'uneprécontrainte longitudinale dans leradier et la toiture. Cet ensemble estcapable de reprendre les momentsfléchissants dans toutes les phases detransport et d'immersion, les joints dedilatation restant fixes.Les éléments de tunnel sont équipésdans la darse des dispositifs néces-saires au transport et à l'immersion,dont les principaux sont :- des cloisons de fermeture aux ex-trémités, conçues comme dalle enbéton (environ 30 cm d'épaisseur),s'appuyant sur des poutres verticalesen acier ;- des réservoirs de ballast, qui sontréalisés dans les extrémités des per-tuis externes au moyen de cloisonstransversales ;- des coulisses (cylindres contenantdes pistons) et des jambes (2 pièces

par élément de tunnel), coulés dans ladalle de radier et destinés au supportprovisoire,- des conduites (3 pièces par tronçon),coulées dans la dalle du radier et des-tinées à l'injection des sables sous leséléments de tunnel, lorsque ceux-ciauront été immergés et déposés surleurs appuis provisoires,- des consoles de support, pour l'ap-pui provisoire d'un élément immergé;- des bollards, des caniveaux à câbles,des points d'ancrage, des points desuspension, des créneaux de passage,etc., destinés aux diverses opérationsde transport et d'immersion.La construction des éléments de tun-nel a lieu à l'aide de deux jeux dematériel totalement indépendants. Dest prévu que la construction et l'équi-pement des 8 caissons de tunnel se-ront prêts début 1995.

TRANSPORTVERS AMSTERDAM

Après la construction et l'équipementdes 8 éléments de tunnel, les réser-voirs de ballast sont remplis d'eau, ladarse est mise sous eau et la digue defermeture entre la darse et le port derive gauche est supprimée par dra-gage.Ensuite et successivement chacundes éléments de tunnel est mis en flot-

taison en vidant par pompage lesréservoirs à ballast, et hâlé vers unappontement où la préparation pour letransport est poursuivie. Le transportest divisé en un certain nombre d'opé-rations. Les éléments à échouer sontremorqués à travers l'Escaut occiden-tal, la Mer du Nord et le Canal de laMer du Nord vers la partie orientale duport d'Amsterdam. Deux écluses sonttraversées : l'écluse de Kallo à Anverset l'écluse du Nord à IJmuiden.Le remorquage des éléments de tun-nel en Mer du Nord se fera dans desconditions de houle qui seront déter-minées au préalable en accord entretoutes les parties concernées, et véri-fiées grâce à des prévisions météoro-logiques.Sur base d'essais sur modèles dans lelaboratoire hydraulique de Wagenin-gen, la stabilité et la répartition desforces dans les éléments de tunnel,pendant le transport en mer, ont étévérifiées pour des conditions norma-les (vague significative = 2 m, périodede l'onde = 6 s) et de survie (vaguesignificative = 3,5 m, période de l'onde= 9 s).Le transport, dont la durée totale estestimée à 72 heures par élément detunnel, sera élaboré en contact étroitavec les gestionnaires des voies na-vigables des côtés belge et néerlan-dais, et devra avoir lieu dans lapériode entre le 1er mai et le 31 août1995

ECHOUAGE DESÉLÉMENTS DE TUNNEL

Lorsque la souille d'échouage dans leBassin ferroviaire et la construction deliaison Ouest seront prêts, les élémentsde tunnel 1 à 6 seront échoués à partirde la construction de liaison Ouest.Lorsque la souille d'échouage dans lecanal Amsterdam - Rhin et la construc-tion de liaison Est seront prêts, leséléments de tunnel 8 et 7 serontéchoués. Le joint de fermeture seraexécuté entre les éléments de tunnel 6et 7.L'injection du sable de fondation en-dessous des éléments de tunnel auralieu au fur et à mesure des opérationsd'échouage.Au Quai Sumatra, dans la partie orien-tale du port d'Amsterdam, chaqueélément de tunnel est préparé pourl'échouage. E est ensuite remorquévers le lieu d'écouage et y est amarré.Ensuite, le franc-bord est d'abord éli-miné par introduction d'eau dans lesréservoirs à ballast, et finalement,après la fixation des pontons d'échoua-ge et/ou les grues flottantes aux pointsde suspension coulés dans la toiture,l'élément de tunnel est suspendu à cespontons et/ou grues flottantes par ad-


jonction d'eau dans les réservoirs àballast.Par un relâchage contrôlé et coor-donné des amarres, l'élément de tun-nel est progressivement échoué jus-qu'à ce qu'il soit en contact avec sesappuis provisoires, qui sont conçus dela manière suivante :- une console de support (une parélément de tunnel), par lequel l'élé-ment de tunnel est centré et appuyé,du côté de la construction de liai-son ou de l'élément précédemmentéchoué, par un appui vertical , cespivots sont logés dans les cloisons detête;- des jambes coulissantes (cylindresavec pistons, deux pièces par élémentde tunnel), qui passent à travers leradier du tunnel et s'appuyent surdeux dalles préalablement poséesdans la souille d'échouage, ces pistonssont commandés hydrauliquement del'intérieur.Lorsque l'élément de tunnel reposeainsi sur trois appuis temporaires, lachambre de fonction, formée par lescloisons d'extrémité au droit du con-tact avec l'élément précédent, estvidée Par l'élimination de la pressiond'eau sur cette face de l'élément, leraccord imperméable est réalisé parle profil de joint Gina, comprimé par lapression de l'autre extrémité de l'élé-mentFinalement, après que l'élément detunnel échoué ait été ballasté à l'aided'eau supplémentaire, le vide situéentre l'élément de tunnel et le fond dela souille d'échouage (environ 1 m) estrempli de sable par injection Ceci alieu par l'extérieur, par des tuyauxflexibles raccordés par des plongeursaux conduites placées dans ce butdans le radierAu droit du joint de fermeture (envi-ron 1 m de large), les éléments de tun-nel 6 et 7 sont butés l'un sur l'autre pardes coins en béton, pour éviter unedétente des joints Gina lors de lavidange de la chambre de joint defermeture Après la mise en place d'uncoffrage en acier accolé d'une ma-nière étanche autour des extrémitésdes éléments 6 et 7, cette chambre estmise à sec, et la dernière partie dutunnel immergé est coulée sur placecomme une clef de voûte.

BATTAGE DES PIEUX

Pour l'accès Ouest, des travaux de bat-tage sont nécessaires pour- le battage des palplanches de paroidéfinitives de l'accès (environ 20 m delongueur)- le battage et l'arrachage des paroisde palplanches formant le batardeaupour la construction de liaison Ouest

Fig 13- Des pieux-tubes en acier (60mde longueur) sont battus sous la liaisonest, ils sont battus en deux fois à l'aided'un marteau hydraulique, les deuxéléments étant soudés l'un à l'autre au

niveau du sol

- le battage de pieux en béton travail-lant en traction et compression (carrés450 mm, longueur environ 16 m) sousla construction de liaison Ouest et lapartie basse de l'accèsPour l'accès Est, ces travaux de bat-tage sont nécessaires pour- le battage des palplanches des pa-rois définitives de l'accès (environ33 m de longueur) les parois ont puêtre vibrées jusqu'à la profondeurvoulue , ceci a eu lieu par paliers etavec assistance du jet d'eau, jusqu'àquelques mètres du niveau d'appui,- le battage et l'arrachage de la paroicombinée formant le batardeau pourla construction de liaison Est • lespieux-tubes et les palplanches (tousdeux d'environ 33 m de longueur) ontpu être vibres en grande partie ; par-fois les palplanches ont dû être battuesdans les derniers mètres au moyend'un marteau diesel,- le battage des pieux-tubes en acier(longueur environ 60 m) sous la cons-truction de liaison Est ces pieux (dia-mètres 710 mm et 530 mm) ont étébattus en deux sections d'environ 30mà l'aide d'un marteau hydraulique, lesdeux éléments étant soudés l'un à l'au-tre au niveau du solDeux difficultés ont été constatées lorsdu battage des pieux en acier Lestubes d'acier, qui sont équipés à leurbase d'une plaque de fermeture etpeuvent donc être mesurés à l'inté-rieur après battage, présentaient desdéviations par rapport à la verticale(pieux de 710 et 530 mm) et desdéformations (pieux de 530 mm) ; ces

défauts ont pu, suite à des mesuresprécises à l'aide d'inclinomètres, êtrecompensés par des calculs complé-mentaires, des pieux supplémentaireset/ou le remplissage par du béton etdes armatures.Par ailleurs, la profondeur d'appuiprévue n'a pas pu être atteinte partout :grâce à des sondages complémen-taires, la profondeur de la couche defondation a été précisée, et il en estrésulté qu'elle présentait sur une sur-face restreinte des formes très varia-bles. Suite à la recherche nécessaire età des mesures complémentaires, laqualité de fondation requise a pu êtreobtenue.

FOUILLES ET BÉTON

La fouille destinée à la construction deliaison Ouest est constituée par desparois provisoires en palplanches, quisont ancrées à la partie supérieure aumoyen de tirants d'ancrage injectésrécupérables, et qui sont appuyées àla partie inférieure par une dalle debéton coulé sous eau sur pieux , ducôté du Bassin ferroviaire, un doublebatardeau a été utilisé, compte tenu dela retenue d'eau importante et de lagêne qu'aurait représenté un cadred'étançonnage à la partie supérieureQuoique la dalle de béton coulé souseau et la fondation sur pieux soientconçues pour retenir la pression d'eaudurant la phase de construction, unediminution de pression sera recher-chée par des drains horizontaux dansle remblai de sable sous le bétoncoulé sous eau, afin de maintenir lafouille aussi sûre que possible quant àd'éventuelles fuitesAu départ de la dalle en béton coulésous eau, la construction de liaisonOuest sera réalisée en béton armé Elleest équipée de dispositifs d'accro-chage, en vue de l'échouage et duraccord ultérieur de l'élément de tun-nel n° 1.La fouille au droit de la construction deliaison Est, située entièrement à l'inté-rieur des terres, est formée par desparois combinées partiellement tem-poraires, étançonnées l'une sur l'autreà la partie supérieure par des étan-çons-tubes dans les deux directions, etappuyée à la partie inférieure par unedalle en béton coulé sous eau.Cette dalle en béton coulé sous eau n'aqu'une fonction d'étançonnage.Au départ de la dalle en béton coulésous eau, la construction de liaison Estsera réalisée en béton armé, et équi-pée d'un caniveau pour la déviationdes égoûts et d'autres canalisations.Elle est équipée de dispositifs d'ac-crochage, en vue de l'échouage et duraccord ultérieur de l'élément de tun-nel n° 8.


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LES TUNNELS DU MÉTROBUS DE ROUEN

LES TUNNELS DU MÉTROBUSDE ROUEN

La réalisation du transport en communen site propre de la ville de Rouen anécessité le creusement d'un tunnel enméthode traditionnelle de 220 m etd'un autre au tunnelier de 860 m. Leplanning prévisionnel du tunnelier àpression de terre a été largement res-pecté.

En 1990, le SIVOM qui gère les grandséquipements publics de l'aggloméra-tion Rouennaise, choisit d'équipercelle-ci d'un moyen de transport deforte capacité.Une articulation METRO-BUS perfor-mante donne aux habitants un meil-leur système de transport en communet répond mieux aux exigences del'environnement. Le Métro-Bus est né.Sur une distance de 16 km, il s'insèreau creux de la vie quotidienne d'uneagglomération de plus de 400.000 habi-tants.L'environnement et l'intérêt mêmed'un système en site propre font viteapparaître l'impossibilité, en rivedroite de Rouen de réaliser un "Métroen surface".Des études spécifiques faisant appa-raître la complexité des réseaux àdévier et la gêne engendrée aux rive-rains, conduisent à opter pour la réali-sation d'un tunnel profond.Le 2 juin 1991, un contrat liant le SIVOMau Concessionnaire SOMETRAR estsigné. Dans le cadre de ce contrat, lestravaux de construction des ouvragesenterrés sont confiés au GroupementGirouen (constitué des EntreprisesBorie SAE, Montcocol TP, Quillery).La synthèse des campagnes de re-connaissance géologique met en évi-dence la nécessité de réaliser :- le creusement sous la rue Jeanned'Arc par un tunnelier à pression deboue- le creusement dans la partie nord dutracé selon la méthode dite tradition-nelle.

I - TUNNEL TRADITIONNELCette section longue de 220 m, pré-sentant une pente de 6 %, se situe entrela Station Gare SNCF et le Boulevardde lYser.La première méthode envisagée pourcette partie du projet, consistait à utili-ser le tunnelier prévu pour creusersous la rue Jeanne d'Arc.

parPatrick DEROIDE,

Montcocol TP,Gianfranco CARRARA,

Borie S.A.E.,Didier MICHEL,

Quillery

Après examen et essai des carottages,il est apparu que le degré de fractura-tion de la craie cenomanienne étaittrop élevé pour permettre le passaged'un tunnelier à pression de boue.Il a donc été décidé de réaliser cetunnel selon un procédé traditionnel

THE TUNNELS OF THE ROUENMETROBUS

The completion ofthe rapid transit sys-tem ofthe city of Rouen called for théconventionaldiggingofa220mtunneland thé use ofeather TBM for 860 m.The work schedule set for thé carthpressure TBM was met very closely.

GÉOLOGIE

- CRAIE CENOMANIENNE 80 '- GLAUCOME DE BASE 15 '- ARGILE DE GAULT 5 '

ROUEN RIVE DROITE

I——I Parois MoutCes

I——I BerUnctos

Tunnel trodUtonn

!——I Tunnel Tunnelîer

Fig. 1 - Tracé en plan en rive droite.


COUPE TYPEI

F/g. 2 - Coupe type du tunnel traditionnel.

F/g 3 - Le puits d'accès : cadres HEB 280 et BP avec treillis.

Fig. 4 - Creusement de la demi-section supérieure. Soutènement par HEB 160.Blindage par BP et treillis. En front de taille, la craie fracturée.

1° Craie cénomanienne

C'est une craie fortement fracturée. Lafissuration se présente 'de manièrealéatoire. Certaines fissures sont col-matées ou à remplissage argileux. Hrésulte de cette configuration des ar-rivées d'eau extrêmement variables,certaines fissures pouvant donner lieuà des forts débits d'eau ou, au con-traire, être totalement sèches, mêmesous le niveau de la nappe phréatique.

2° Glauconie de base

La transition entre la craie cénoma-nienne et l'argile de Gault se fait pardes niveaux de marnes beiges à nom-breuses passées de glaucome appe-lée "Glauconie de base". Ces marnessont assez raides.

3° Argile de Gault

Argile très raide et dans l'ensemblepeu fracturée.

MÉTHODE DE CREUSEMENT

» Creusement d'un puits d'accès de10 m et de 21 m de profondeur.Creusement par passe successive de1,5 m, évacuation des déblais à l'aidede bennes élevées à la grue à tour.Réalisation d'un anneau confortatif enbéton armé sur les 2 premiers mètres.Au-delà des 2 premiers mètres posede cadres métalliques HEB 280.Blindage par treillis et béton projetépar voie numide.

CREUSEMENT DE LA GALERIE

Décomposé en 1 phases :- Phase 1 : Creusement d'une travéede 1 m par une machine à attaqueponctuelle (remplacée très vite parune mini-peEe équipée d'un BRH).- Phase 2 : Marinage d'une travée parchargeur à chenille.- Phase 3 : Mise en place du bétonprojeté lre couche par voie humide.- Phase 4 : Pose du cintre en HEB 160.- Phase 5 : Blocage du eintre par uneseconde couche de béton projeté parvoie humide.- Phase 6 : Excavation du Stross par lechargeur.- Phase 7 : Excavation des piédroitspar machine à attaque ponctuelle.

REVÊTEMENT BÉTON

- Phase 1 : Réalisation du radier parplot de 10 m, coulé à la pompe à béton.


F/g S - Tunnel traditionnel. Revêtement béton terminé. Pose de la voie en cours.

.Sue * 11 KOCHCFOUC

F/g. 6 - Profil en long du tunnel traditionnel

- Phase 2.1 : Réalisation des banquet-tes coffrées avec deux coffrages mé-talliques de 5 mètres et coulées avecun motobasculeur à benne tournante.- Phase 2.2 : Réalisation de la voûte.Coffrage entièrement métallique cons-titué de tôles coffrantes de 8 mmd'épaisseur et de cerces en tôle pliée(une cerce tous les 125 m). Longueurdu coffrage : 5 mTransfert réalisé par un portique hy-

draulique automoteur roulant sur leradier.Mise en place du béton par l'intermé-diaire de pipes de bétonnage encalotte du coffrage et des tuyaux debéton <(> 100 mm.Une pompe à béton Schwing 250 HDEa pu être utilisée pour un linéaire detuyaux inférieur à 100 m, y compris ladescente du puits. Au-delà un camionpompe a été nécessaire.

A LA NATURE DU TERRAIN

Dans la partie de souterrain située enamont du puits, on a constaté d'impor-tants et rapides tassements (pratique-ment 47 mm en surface, au droit d'uncintre).

Les travaux ont été arrêtés. Avant dereprendre le creusement il a été dé-cidé un renforcement d'appui qui aconsisté en la mise en place de micro-pieux en pieds de cintres de manièreà empêcher leur poinçonnement etcelui des longrines. Ces renforce-ments ont été faits à posteriori sous lescintres posés et à l'avancement pourles cintres restants.

Afin de limiter les vibrations, le char-geur à chenilles a été remplacé par unchargeur à pneus. De même, la ma-chine à attaque ponctuelle qui provo-quait d'énormes vibrations a été rem-placée par une mini-pelle équipéed'un brise-roche dont l'emploi avecfrappe a été limité.

Côté aval, l'étanchement du terrain aété effectué par plot de 25 m, auquel ila été ajouté un traitement de consoli-dation.

TRAITEMENT DU TERRAIN

Une partie de l'ouvrage étant situéesous la nappe phréatique, 0 a été pro-cédé à des essais de pompage pourexaminer la possibilité d'un rabatte-ment de nappe.

Les résultats ont montré que cetteméthode n'était pas réalisable ; il adonc été décidé d'effectuer un traite-ment de terrain.

L'exécution du traitement d'étanche-ment, prévu initialement depuis la sur-face, a été repoussée pour privilégierle creusement d'un puits et l'amorcedes galeries, d'où un traitement àl'avancement, par tronçon (pénalisantpour le planning des excavations).

Les travaux de traitement ont eu pourbut de limiter les venues d'eau, au pas-sage de la craie fissurée.

Les travaux de forage et d'injection ontété effectués principalement depuis lagalerie, par plots successifs de 25 m, àl'exception de la zone située en ex-trémité de l'Eglise Saint-Romain qui aété traitée depuis la surface.

Le traitement de la zone où la nappephréatique ne concerne que le strossa été effectué depuis le radier de lademi-section supérieure.


F/g 7 - Traitement d'étanchement et de consolidation de Ja craie.

0 8.10

F/g 8 - Coupe type du tunnel creusé au tunneîier.

TUNNEL TRADITIONNELRATIOS

CreusementBéton projeté 17,91 m3 au ml (4.122 m3 total)

RevêtementBéton de radier 4- voûte 17,74 m3 au ml (4.880 m3 total)

CADENCESCreusement

* Puits

* Demi-section supérieure* Stross - Côté amont

- Côté aval

Revêtement définitif* Radier* Voûte

Hors anneau confortatif1,2 m/jour avec pose d'un cadre HEB 2802 travées par jour en 3 postes (1 ml ou 0,80)4 m/jour en 3 postes2 m/jour en 3 postes

13 m/jour5 m/jour

II - TUNNELAU TUNNELIER

DESCRIPTION DE L'OUVRAGE

Une galerie de 858,96 m de longueur,revêtue en voussoirs en béton arméde 35 cm d'épaisseur, longueur utilede 120 m, diamètre fini : 7,40 m. Pose ensystème universel, allant de la station"Théâtre des Arts" à la station "GareRue Verte".Pente maximum : 6 %,Rayon minimum : 350 ml

DÉROULEMENT DES TRAVAUX

Les travaux ont été engagés début mai1993 par le montage du tunneîier,- Pose du premier anneau le 25 juin1993 puis suite du montage dans lepuits de démarrage.- Premier creusement le 19 juillet 1993(arrivée de la tête dans le terrain).- Dernier creusement le 23 décembre1993 (sortie de tympan de SNCF).- Pose du dernier anneau le 4 janvier1994.

GÉOLOGIE

Le tunnel est creusé dans des forma-tions différentes constituées principa-lement d'argiles noires, d'alluvionssablo-graveleuses, de sables et d'ar-giles de Gault.

Argiles noires :

Sont des couches formées d'argiles sil-teuses à sableuses noires, parfois glau-coniennes. Ces argiles sont raides. Lesargiles noires sont saturées.

Sables:

Formés de lentilles de sables quart-zeux et glauconiens généralement finsà moyens, gris, verts, ocres ou bigarrésocre-vert Ces sables sont générale-ment compacts.Les sables albiens sont très fins et satu-rés.

Argiles de Gault :

Constituées d'argiles noires, raides,parfois silteuses ou micacées. Ellespeuvent contenir de la glauconie quileur donne alors une couleur vertecaractéristique.Ces argiles ont un comportement gon-flant. Elles sont très raides dans l'en-semble et peu fracturées.


MÉTHODES

- Utilisation d'un tunnelier à pressionde boue avec régulation par bulled'air, diamètre au creusement 8.33 m.

- Centrale à boue, capacité de traite-ment 800 mVheure.

- Revêtement d'anneaux de voussoirs.

- Injection du vide annulaire par mor-tier.

CYCLE D'AVANCEMENT

Le cycle d'avancement comporte troisphases essentielles :a) Creusementb) Pose du revêtementc) Injection du vide annulaire.

DESCRIPTIF DU TUNNELIER' Constructeur*Type* Confinement* Régulation* Diamètres

' Longueur

' Poids* Course de forage* Vitesse instantanée maxi* Poussée totale* Couple rnaxi* Puissance* Plateau' Nombre d'outils* Dispositif d'élanchéité* Guidage* Pompes marinage

puissance installée

8,337,408,20

65ml

HERRENKNECHT (ALLEMAGNE)Fermé - modèle HydroschildPression de bouePar bulle d'airCreusementExtrados revêtementJupe sortieTotale du tunnelier800 tonnes environ1,750 ml maxi5 cm/mn5.200 tonnes300 Tm1.260KwEtoile à 5 branches154Triples joints brosses avec injection de mastic(Système ZED) Laser

3 fois 300 Kw

DESCRIPTIF DE L'INSTALLATION CENTRALE DE TRAITEMENT* 1 Scalpeur 1,50 X 3,00 — fissures environ 3 mm* 1 Cyclone <t> 800* 2 X 20 cyclones « 176* 2 essoreurs 3,00 X 1,10 - fissures 0,4 mm* 2 cuves de 350 m3 utiles de boue dessablée* 2 cuves de 350 m3 utiles de boue de marinage* 1 cuve de 350 m3 pour le stockage de bentonite dosée à environ 60 kg/m3 d'eau* 1 cuve de 350 m3 de réserve d'eau* 1 ensemble de préparation de bentonite

F/g. 9 - La station de traitement des boues en cours de montage.

a) Creusement

Le creusement s'effectue sur une lon-gueur moyenne de 1,20 mL Le tunne-lier s'appuie à l'aide de ses vérins depoussée sur l'anneau précédemmentposé et progresse à une vitesse allantde 0 à 5 cm/minute. La vitesse de laroue de coupe est également variablede 0 à 5 cm/minute.Le marinage est un marinage hydrau-lique et l'évacuation de celui-ci estsimultanée à l'avancement du tunne-lier. Ce dernier est relié à la centrale àboue par deux tuyaux de <f> 300 mm(aller-retour).La centrale prépare pour chaque an-neau une boue de travail ayant lescaractéristiques calculées par le Bu-reau d'Etudes (rigidité, viscosité, den-sité).La boue a deux fonctions essentielles :* Soutènement du front de taille,* Transporteur des déblais jusqu'à lacentrale.

b) Pose du revêtement

Un anneau de voussoir est constituéde six éléments plus une clé.L'épaisseur des voussoirs est de35 cm, le diamètre intérieur d'un an-neau de voussoir est de 7,40 rn, le dia-mètre nominal étant de 7,20 m.Un anne'au de voussoir représente120 ml de la galerie. La pose des vous-soirs a été réalisée par la Sté BONNA.Préalablement, l'anneau de voussoirest acheminé par le fardier jusqu'autunnelier et stocké sur le magasin àvoussoirs.Après la phase de creusement, unanneau de voussoir est mis en place àl'aide de l'érecteur à ventouses. Lapréhension d'un élément est effectuéepar vide d'airLa pose est réalisée suivant le schémaci-après :* Détermination de la position de laclé (système universel).* Pose des voussoirs un à un avecmise en pression avec l'anneau pré-cédent à l'aide de vérins de pousséedu tunnelier. L'ordre de pose desvoussoirs est toujours le même (lesvoussoirs étant identifiés par des let-tres).

c) Injection du vide annulaire

Le vide annulaire est de 11,5 cm. L'in-jection de celui-ci est réalisée à tra-vers les voussoirs. Chaque voussoirétant muni d'un point d'injection avecclapet anti-retour.Le volume moyen d'injection par an-neau a été sur la longueur de la galeriede 4,637 cm3. Ce volume étant injectéen trois points sur les six points possi-bles.L'injection est réalisée en temps mas-qué, la plupart du temps.


GIRQUEN - avancement en annsaux (ï-Zm)

7 7

i l i i i i i i i i i l i i i i i i i i i l i i i i i

F/g. 10 - Avancement du tunnelier en anneaux (1.2 m).

F/g 11 - Le tunnel creusé au tunnelier avant Pose de la voie.

Fig. 12 - Vue de la tête de coupe du tunnelier.

Le début de l'injection démarre à par-tir de 100 ml de creusement (ce quicorrespond à la libération du pointd'injection par rapport à l'avance dupoint brosse de la jupe) et se terminedurant la pose de l'anneau.Le mortier est livré sec et stocké dansdes silos munis de vis mélangeusespermettant la fabrication de celui-ciLe mortier est pompé jusqu'au tunne-lier dans une trémie réceptrice (capa-cité 5 m3).Les points à injecter, choisis sur l'an-neau, sont équipés de pipes d'injec-tion où viennent se raccorder lestuyaux de mortier et d'accélérateur deprise (silicate de soude).Le mortier est injecté à l'aide d'unepompe munie d'un compteur de coupset de manomètres de pression afind'avoir un contrôle parfait de l'injec-tion réaliséeUne pompe à membranes sert à l'in-jection de silicate dans le mortier auniveau de la pipe d'injection

DIFFICULTÉ RENCONTREELORS DU CREUSEMENT

Le chantier n'a connu qu'une grossedifficulté (plus ou moins attendue)Le ralentissement de la progression dutunnelier à partir du PM où tout le frontde taille est dans l'argile de Gault.L'argile de Gault a pour effet de créerdes colmatages dans la chambre detravail, ce qui nécessitait l'interventionde personnel hyperbare pour nettoyercelle-ciLes interventions, en généralpar équi-pe de deux, chacun prenant un côtéde la machine et nettoyant la chambrede travail au moyen d'appareils à jethaute pression jusqu'à atteindre la par-tie inférieure de la grille du concas-seurAfin de réduire les temps d'interven-tion en hyperbare, le chantier s'estéquipé d'appareils à jet haute pressionallant jusqu'à 350 bars Dans un pre-mier temps, les opérations de nettoya-ge s'effectuaient après chaque creu-sement, en ayant parfois plusieursopérations successives suivant l'am-pleur du colmatage de la chambre detravail. Ensuite, ces opérations se sontespacées (une, tous les deux à troiscreusements).L'argile de Gault eut également poureffet de créer quelques bouchonsdans les tuyauteries de marinage(sans grave conséquence) mais sur-tout de colmater puis "d'exploser" laboîte d'arrivée du scalpeur à plusieursreprises.Une autre anomalie a été constatée etmérite une attention particulière lorsde la conception de la tête pour unautre chantier dans les mêmes ter-rains. C'est l'usure des bras et desporte-outils lors du creusement dansles sables. Les conséquences de cetteusure sont restées limitées sur cechantier du fait de la faible longueur àcreuser.


APPLICATION DESCOEEFICIENTS APTES AUTUNNELIER DU MÉTRO DEROUEN

1. TEMPS DE FORATION

- Foration

2. TEMPS DE POSE DU REVÊTEMENT

-Pose d'anneau (incluant mesures etchoix de position de clé)

3. TEMPS D'ARRÊT PROVOQUÉSPAR LES PANNES ET L'ENTRETIENPENDANT LES POSTES PRODUCTIFS

- Panne grue / convoyeur / érecteur- Pannes T.B.M.

4.1. TEMPS D'ARRÊT PROVOQUÉSPAR LES PANNES AFFECTANTTOUS LES APPAREILS AUTRES QUELA MACHINE

- Pannes fardier- Pannes centrale- Pannes pompes à mortier- Pannes pompes de marinage

4.2. TEMPS D'ARRÊT PROVOQUÉSPAR LA RÉALISATION ET L'EN-CHAÎNEMENT DES FONCTIONSANNEXES

- Remplissage mortier

-Télescope marinage, air, eau, mor-tier, ventilation, câble, 15 Kv

- Nettoyage obligatoire- By-pass- Attente voussoirs, mortier, centrale-Perturbations marinage, conduites

bouchées (mortier et marinage)

5. TEMPS D'ARRET PROVOQUÉSPAR DES INCIDENTS DIVERS NONDIRECTEMENT DÉS À DES FACTEURSHUMAINS

6. TEMPS D'ARRÊT PROVOQUÉSPAR LES RELÈVES DE POSTES,ACCIDENTS, VISITES DU FRONT ...

- Nettoyage fin de poste- Hyperbare

aUTILISATION

DISPONIBILITE

<pFIABILITE

YSIMPLICITE

IMMOBILISATION

«lies 1affe$2—EL*», 1artes a

afte4Jotite 4£«itisSoftei 6

3Î9803403542f5

12435'

030210

T

Alpha

Phi

Befa

Gamma

Delta

138130

47,7919351

93,8913384

96,8906103

0,49325662

49,0986752

GIROUEN - Répartition des temps passés anneaux 8 à 85 (argile noire)

11%

11%29%

• I

• Pose anneau• Injections

TélescopeI PannesI Bouchons / Nettoyage• Attentes• Hyperbare

• Installations

Durée moyenne = 4.3 h

GIROUEN - Répartition des temps passés anneaux 605 à 708 (argile de Gauft)

• Foration• Pose anneau• Injections

10% Télescope• Pannes

1%3 % i Bouchons / Nettoyage

• Attentes• Hyperbare

42%

13%



GIROUEN - Répartition des temps passés anneaux 86 à 189 (argile noire - sable)

3%

11%

12%

22%

41%

• Pose anneau

TélescopeI Pannes

• Attentes


GIROUEN - Répartfa des temps passés ameaux 585 à 604 (sabfe/a^e de Gaufl)

21%

11%

12%

ForafonPose anneau

Télescope

3%

ï Bouchons / Nettoyage

41 % • Attentes


GIROUEN - Répartition des temps passés anneaux 190 à 584 (sable de l'Afixen)

• Foration

27% • Pose anneaui Injections

Télescope• PannesI Bouchons / Nettoyage

• Attentes• Hyperbare

20%

29%


HAGGLOADER 10 HR avecoption 10 HRB - Flèche hauteur 7 m

SpécificationsHAGGLOADER 10 HRLoad capacity.......................................................... 3 mVminWeight. standard équipaient, excluding proteclivs roof..................... 16 000 kgTravelling speed{own power)........................................... 30m/irtinTravelling speed (towing).............................................. 100 m/minTracthrapull.total4-wheeldrive ........................................ 12000kgTyres................................................................ 12.00x20Brakes.................................................................. (ail safeHead motor output ........................................................ 55 kWTowing : thé steering System requîtes 24V 80A from thé towing vehide or batteryMax inclination when Eoading {up- or downwards)............................... 1:7Diesel engins for tramming. 53 kW

———————————————— MACHINES DE CHANTIER 19 allée de la felouque - BP 91 -13743 vnROLLK CedexClaude BAZIN sari TUNNELLING - GENIE CML TOI. 42899365 / TOI. CD 49340913__________________ (repSOv€MA-El.S.) Tél. voiture 07026622 / Fax 42899404


LES TRAVAUX EN SOUTERRAIN DE LA CENTRALEDE POMPAGE-TURBINAGE DE GUANGZHOU

(RÉPUBLIQUE POPULAIRE DE CHINE)

LES TRAVAUX EN SOUTERRAINDB M ÇEWfMLE DEPOMPAGË-VUSmNAGSDËGUANGZHOU (RÉPUBLIQUEPOPULAIRE DE OffM)

L'&mêmgemeot d& pompâge-tttAim-ge de Gmngzhou a été terminé en1993, Les piîncSpam problèmes ont étél'altération du gr&oite et sa qualitémoyen/» et ta décision de n@ pas Wtn-d& certaines galeries en charge.

INTRODUCTION-CADRE DEL'INTERVENTION FRANÇAISESUR CE SITE

Le but de cet article est de retracerdans ses grandes lignes, les princi-paux enseignements techniques issusd'une collaboration entre EDF (CentreNational d'Equipement Hydrauliqueet Division Géologie-Géotechnique)et GPSJVC (Guangzhou Pumped Sto-rage Joint Venture Corporation) de-puis 1989, pour ce projet mis en ser-vice en mars 1993.EDF est intervenue sur ce projet dès1987, pour une revue de projet.EDF a été ensuite retenue en 1989comme ingénieur-conseil par le grou-pement français chargé de la fourni-ture de matériel (CEGELEC-Neyrpic,Alsthom-Jeumont, GEC-Alsthom, SPIE-Batignoles).Parallèlement, GPSJVC, maître d'ouvra-ge, a confié à EDF, en janvier 1989, desprestations d'assistance technique por-tant essentiellement sur la géologie,les travaux souterrains, l'auscultationdes ouvrages, les liaisons entre géniecivil et matériel et la planification duchantier. C'est dans ce cadre que lesrédacteurs de cet article sont interve-nus au moyen de missions de courtedurée au cours des quatre années1989 à 1992.1 faut enfin signaler que la Direction dela Production et du Transport d'EDF,forte de son expérience en matière demise en service et d'exploitation d'uni-tés de ce type, de forte puissance, s'estvue confier un contrat de formationdes exploitants chinois et d'organisa-tion de l'exploitation pendant le dé-marrage et les deux premières annéesd'exploitation de la centrale.

parB. BOYMONDJ.Y. DUBIE

EDF-CNEMHEDF-TEEG

umsxmotnw womsrat

LE SITE DE GUANGZHOU

Pour pallier le développement trèsrapide de la consommation dans lesud de la Chine et spécialement dansla province du Guangdong, le gou-vernement chinois a entrepris la cons-truction de :- deux tranches nucléaires d'une puis-sance totale de 1.800 MW sur le site deDaya Bay, avec l'aide d'EDF en tantqu'architecte industriel (mise en ser-vice 1993),- l'aménagement de pompage-turbina-ge de Guangzhou, de 1.200 MW, quipermettra de stocker l'énergie à faiblecoût des heures creuses pour être enmesure de les restituer en heures depointe et de répondre rapidement auxvariations de la demande (temps depassage de l'arrêt à la pleine puis-sance de l'ordre de 3 minutes).Ce type de projet requiert des condi-tions de site assez particulières :- possibilité de créer deux retenuesséparées par une dénivelée d'aumoins quelques centaines de mètres,proches l'une de l'autre (au maximumde l'ordre de dix fois la dénivelée),- conditions géologiques telles quel'on puisse réaliser entre ces deux

OFCMMA)

project wm «awptefed ta 1993,fhe main probléms &&* thé tv$0tt$«riiigr o/ lêt gmw't& it$ qmiity and itedécision rtot $> use shêe&iïg on eetttànpressure gaM&ie&

bassins des liaisons hydrauliques desection importante et des cavités degrandes dimensions destinées à re-cevoir les machines et le matérielannexe (vannes, transformateurs,...).La centrale de Guangzhou est implan-tée sur un site réunissant ces condi-tions, à 100 km au nord-est de la villedé Canton, au sein d'un petit massifgranitique, permettant la création dedeux retenues séparées par une déni-velée de 530 m.

CARACTERISTIQUESDES OUVRAGESLes caractéristiques des ouvragessont les suivantes, de l'amont versl'aval (cf. fig. 1 et 2) :- prise d'eau supérieure permettantl'entonnement d'un débit de 280 m3/s,- galerie d'amenée de 9 m de diamè-tre, 860 m de long et 5,7 % de pente,- cheminée d'équilibre de 14 m dediamètre reliée à sa partie inférieure à

SASS2V SUPÊRŒVR

Fig. 1 - Vue en plan des ouvrages.


Fîg. 2 - ProBl en long des ouvrages.

EDF sur des aménagements hydrauli-ques dans le sud de la France : LaRaviège, Luzières, Caria, Montahut,Brassac, Olette, Montpezat. Notam-ment, le site de la station de transfertd'énergie par pompage de Montézic afait l'objet d'études détaillées dans cedomaine.

PROBLÈMES TECHNIQUESRENCONTRES - SOLUTIONSRETENUES

l'extrémité de la galerie d'amenée parun puits de 8,5 m de diamètre, et à sapartie supérieure à un bassin de 25 mde diamètre,- deux puits inclinés successifs de8,5 m de diamètre, de 400 m et 300 mrespectivement, de pente 119%, reliéspar un court tronçon horizontal,- galerie "haute pression" horizontalede 230 m de long, d'un diamètre de8^m.- répartiteur "haute pression" nonblindé,- quatre rameaux "haute pression"blindés, de 3,5 m de diamètre, de 150 mde longueur,- centrale souterraine (longueur =145 m ; largeur = 22 m ; hauteur =45 m) abritant 4 groupes de 330 MW,- quatre rameaux de fuite de 4 m dediamètre, se regroupant en deuxrameaux après les vannes aval, puisen une seule galerie après les chemi-nées d'équilibre aval, •- deux cheminées d'équilibre de 14 mde diamètre et 55 m de haut, avec dia-phragme, mises à l'air libre de la sur-face par une galerie inclinée,- galerie de fuite de diamètre 9 m, de1320 m de longueur et de 53 % depente,- prise d'eau inférieure identique à laprise d'eau supérieure.Le projet comporte par ailleurs denombreux ouvrages annexes à vo-

cation non hydraulique tels que (cf.Ig. 3) :- chambre des transformateurs,- chambre des vannes aval,- galeries de reconnaissance,- galeries d'accès,- galeries de drainage,- galeries de ventilation,- galeries d'évacuation de l'énergie.

CONDITIONS GÉOLOGIQUES

Les excavations sont réalisées dans lemassif granitique de Fugong : granitémassif, homogène, à grain grossier,avec peu de failles, peu de disconti-nuités, mais présentant de la microfis-suration en de nombreux endroits.Les premières investigations, essen-tiellement des sondages et des gale-ries de reconnaissance, ont révélé desfigures d'altération à des profondeursimportantes (au moins 500 m sous leT.N.), indépendantes de l'altérationmétéorique (qui progresse à partir dela surface), localisées essentiellementle long des discontinuités du massifmais affectant aussi localement le ro-cher dans la masse. Ce type d'altéra-tion s'est avéré être le problème leplus préoccupant du site, au début duchantier, n s'agit d'un type d'altérationqui a été rencontré plusieurs fois par

1 - LE PHÉNOMÈNE D'ALTÉRATIONHYDROTHERMALE

Les observations effectuées dans lespremiers ouvrages souterrains (notam-ment 3 km de galeries de reconnais-sance) et sur les carottes de sondagessont résumées ci-dessous :A - Le granité parfaitement sain dans lamasse était rare ; la plupart des rochesrencontrées étaient légèrement alté-rées, avec des feldspaths blanchâtres.B - L'altération était localisée principa-lement le long ou à proximité de cer-taines familles de discontinuités, leplus souvent des filons de quartz ou decalcite.C - Le massif apparaissait comme pra-tiquement exempt de venues d'eau,les rares suintements se faisant audroit de discontinuités et se tarissantrapidement, quelques jours aprèsl'excavation.D - Localement, après quelques se-maines, sous l'effet de la relaxation descontraintes, une évolution de la ma-trice rocheuse était observée autourde certaines discontinuités, condui-sant à une arénisation de la roche,phénomène par l'action de l'eau (ve-nues d'eau naturelles ou projectionsdues à la circulation des engins sur unradier très boueux).

Fig. 3 - Vue en plan des ouvrages - Secteur usine.


Fig. 4 - Frange altérée départ et d'autredes discontinuités.

4 4 4 4

LÉGENDE

1 - Vfeto <fe cateito ou da quartz

2 - Zono riche en S'ta

3 - Zone fa pte évoUim — - soif riche en montmarïlorjttisoit riche m kao-nita

4 - Etante légèrement altéré

Fig. 5 - Profil-type d'altération sur discontinuités. Fig. 6 - Gonflement des carottes de sondage.

E - En cas de discontinuité isolée,l'épaisseur de terrains concernée parcette évolution était au maximum del'ordre du mètre de part et d'autre de ladiscontinuité (cf. fig. 4).F - Dans certaines zones plus fractu-rées, l'évolution du matériau pouvaitconcerner plusieurs m2.G - On constata que l'évolution sepoursuivait jusqu'à l'obtention d'unprofil d'équilibre (cf. fig. 5).Sur un tel profil, l'épaisseur courantemaximale de terrains arénisés dépas-sait rarement 20 à 30 cm, exceptionnel-lement 50 à 60 cm.H - Par ailleurs, on notait :- la rareté des venues d'eau dans tousces ouvrages souterrains,- le gonflement spectaculaire de cer-taines carottes de sondages (cf. fig. 6),- la désintégration rapide de certainsblocs de marinage à l'extérieur (cf. fig.7)-Des analyses minéralogiques montrè-rent que certains volumes, notammentdans la zone notée 3 sur la figure 5,présentaient des teneurs en montmo-rillonite non négligeables jusqu'à 9 %.Des essais in situ destinés à mesurer lacontrainte à appliquer pour éviter legonflement de la roche montrèrentqu'un léger confinement était suffisant.Il fut donc conseillé au maître d'ou-vrage de faire procéder à la mise enplace d'un revêtement par béton pro-jeté appliqué sur un treillis soudé, leplus tôt possible, dans tous les sec-teurs suspects.

Après une phase de mise au point dela méthode, ce procédé s'avéra satis-faisant.Une autre conséquence importante dece phénomène a été l'élimination dessources locales d'agrégats granitiquespour les bétons de structure, notam-ment la réutilisation du marinage ; unecarrière a dû être ouverte dans unmassif calcaire à environ 40 km du site.

2 - L'ADAPTATIONDU SOUTENEMENTA LA FRACTURATIONDANS LA CAVERNE PRINCIPALE

A titre de comparaison, les usineshydroélectriques souterraines françai-

Fig. 7-Désintégration de certains blocs demarinage ici réutilisés au sein d'un mur.

ses ayant des largeurs équivalentesou comparables dans un contextegranitique (Montézic : 25 m - Brom-mat 1:21,8 m - La Bathie : 27 m) ont étéexcavées dans des massifs présentantglobalement de meilleures caractéris-tiques ; par exemple, vitesses soni-ques supérieures à 5 km/s, alors que43 % du volume de l'usine souterrainede Guangzhou présentait des vitessesinférieures à 5,2 km/s, atteignant pour10 % du volume des valeurs comprisesentre 3,5 et 4,1 km/s.Du fait de ses grandes dimensions (L=145 m; 1 = 21 m ; H = 45 m), une atten-tion particulière a été portée à la frac-turation du massif en vue d'adapter lesoutènement à sa géométrie et à sescaractéristiques.L'analyse de la géométrie des princi-pales familles de joints a conduit àdéfinir des dièdres potentiellementinstables, et ainsi d'adapter la maille etla longueur des boulons mis en placesur les longpans de l'usine.Il en est résulté une dissymétrie dansle traitement des deux longpans (cf.fig. 8).

3 - TRAITEMENT DU ROCHERAUTOUR DU RÉPARTITEURNON BLINDÉ

Cet ouvrage est situé à l'amont immé-diat de l'usine. Classiquement, il de-vrait être étanché par un blindagemétallique, disposition généralementretenue lorsque la couverture rocheu-se est insuffisante comparée à lacharge hydraulique interne de la


LONGPAN SUD LONGPAN NORD

Partie supérieurejusqu'aux poutres

île pont-roulant

215

Partie Inférieure

208

+ L* +v|— a m -|-«

-f- +

LÉGENDE____+ Boulons do 7 m• Boulons de 4 m

F/g. 8 - Traitement des longpans de l'usine.

conduite ou pour des raisons de tenuedu massif à de forts gradients hydrau-liques.Sur ce site, alors que les mesures decontraintes effectuées in situ ont mon-tré que la contrainte minimale dans lerocher était du même ordre de gran-deur que la pression intérieure desconduites, le maître d'ouvrage a faita priori le choix de ne pas blinder pourdes raisons économiques.Il a donc fallu définir un traitementvisant à précontraindre le rocherautour de îa galerie dans un doublebut:- d'une part, limiter les déformationsdu revêtement bétonné lors du rem-plissage de la galerie,- d'autre part, atteindre dans le voisi-nage de la galerie un état de contrain-tes tel qu'une fracturation hydrauliquedu massif ne puisse se produire. Enparticulier, dans les sections de tun-nels proches d'ouvrages ouverts (ga-leries d'accès), il était nécessaire d'évi-ter absolument qu'un tel phénomènese produise.

Couwn* Himnle dlcalét

Longueurtêt langes

Pressiond'Injection

• HombreEspacement du longes

des couronnes \ fit tutéolt

NomènÈlva I Longueur I Prealen \ EifKtmiit I tttonilt \ cbserralloitl

* ie, a' Injection \tt* etumana \ fir mrfcle

I im* I 3.S m I2 Sa

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F/g. 9 - Traitement des zones présentant un gradient < 10. F/g. 10 - Traitement des zones présentant un gradient > 10.

3S2 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 126 — NOVEMBRE/DÉCEMBRE 1994 ..

Pour cela, un traitement particulier aété défini pour toutes les sections detunnels en charge soumettant le mas-sif à un gradient hydraulique (rapportentre la charge hydraulique maximaleinterne de la galerie et la distance decelle-ci à un ouvrage libre) supérieurà 10.

Deux types de traitements par injec-tions de coulis de ciment ont donc étéproposés :

- pour les parties d'ouvrages soumet-tant le massif à des gradients inférieursà 10 : injections en une seule phase aumoyen d'auréoles de 8 forages de 5 m,l'espacement entre auréoles étant de3,5 m. la pression d'injection étant de2 MPa (cf fig. 9),

- pour les parties d'ouvrages soumet-tant le massif à des gradients supé-rieurs à 10 : injections en deux phasessuccessives : première phase consti-tuée d'auréoles de 8 forages de 3 mespacées de 3 m, avec une pressiond'injection de 2 MPa ; deuxième phaseréalisée 3 à 4 jours au minimum aprèsla première, constituée d'auréoles de8 forages de 8 m, espacées de 6 m,avec une pression d'injection de

6 MPa, les forages n'étant injectés qu'àpartir de 5 m de profondeur (cf fig. 10).

4-RÉALISATIONDES PUITS INCLINÉS

La combinaison d'une pente forte(119 %) et d'un diamètre important(8,5 m) pour ces ouvrages a conduit àimaginer des solutions techniquesspécifiques tant pour l'excavation quepour la réalisation des revêtements.L'excavation a été conduite au moyend'un avant-trou de 2 X 2 m réalisé àl'AUMAK, réalésé au diamètre définitifLes avancements moyens constatéssont les suivants :- 45 m par mois à l'ALMAK,- environ 80 m par mois pour le réalé-sage.Pour la réalisation du revêtement dontles caractéristiques sont peu couran-tes, une solution plus originale a dûêtre étudiée. Comme solution de base,le maître d'oeuvre a préconisé unetechnique de coffrage glissant. Despremiers essais ont démontré lïnadé-quation de cette solution aux condi-tions de ce chantier et lui ont fait préfé-

rer une utilisation plus classique dumatériel en coflrage grimpant. On nedispose pas de retour d'expériencesur les performances réalisées aveccette technique.

CONCLUSIONPar ses dimensions et l'originalité decertains problèmes techniques rencon-trés, ce projet a représenté pour leséquipes d'EDF engagées une expé-rience enrichissante tant sur le planhumain que technique.H aurait cependant été intéressant depouvoir bénéficier d'un retour d'expé-rience suite à ces travaux : travaux réa-lisés, difficultés rencontrées, observa-tions à la mise en eau, résultatsd'auscultation (convergence de l'usine,comportement à long terme des zonesaltérées, débits de fuite des ouvragesen charge, „.). Cela, n'a pas été possible,ce qui est regrettable compte tenu del'originalité de certaines dispositionsretenues.A l'heure actuelle, GPSJVC est en trainde réaliser un doublement de l'usine,ce qui portera la puissance installée à2.400 MW, record mondial de puis-sance installée en pompage-turbinage.

à et


GÉOTECHNIQUE DES TRAVAUX SOUTERRAINSUn module d'enseignement de 120 heures organisé par l'I.S.T.G.

(Université Joseph Fourier de Grenoble)

Pour la quatrième année consécutive, le Département Géotechnique de l'Institut des Sciences et Techniques deGrenoble organise un module d'enseignement sur les Travaux Souterrains.Ce module aura lieu du 27 février au 24 mars 1995 sur le campus de Grenoble.Destiné au départ à la formation initiale d'élèves-ingénieurs en troisième année de Géotechnique, il sera éga-lement accessible à des auditeurs en formation continue. Le stage peut être scindé en deux périodes de2 semaines relativement indépendantes l'une de l'autre.Le programme est assuré en partie avec l'aide du Centre d'Etudes des Tunnels (CETu) et de ses ingénieurs.Il comporte 80 heures de cours sur les thèmes suivants :Première quinzaine (du 27-02 au 10-03) : "Les critères géotechniques des projets"

- Géologie des travaux souterrains.- Stabilité mécanique des excavations.- Reconnaissances (sols et roches).- Classifications et critères géomécaniques

Deuxième quinzaine du 13-03 au 24-03) : "La maîtrise géotechnique des chantiers"- Creusement en terrain rocheux______________________- Creusement en terrain meuble ______________________- Fonctionnalité et économie des ouvrages.

9h15h10h6h

15h15 h10h

A ces cours s'ajoutent environ 40 heures de travaux dirigés, études de cas, conférences et visites techni-ques.Des renseignements complémentaires ainsi que les conditions d'accès pour la formation continue peuvent êtreobtenus auprès de :

- Denis FABRE, responsable du module "Travaux Souterrains",Université Joseph Fourier, IRIGM BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9 , tél. 76.51.48.80 ou 76.51.47.11.

- André BLANCHARD, responsable "Formation Continue",ISTG Bâtiment B de Physique, BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9, tél. 76.51.45.99 ou 76.51.47.11.

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UTILISATION DES TECHNIQUES DE TRAITEMENTD'IMAGES BASÉES SUR LA TÉLÉVISION

EN CIRCUIT FERMÉ POUR LE CONTROLEDE LA VENTILATION DES TUNNELS

UTILISATION DES TECHNIQUES DETRAITEMENT D1MACES BASÉES SURLA TÉLÉVISION EN CIRCUFF FERMÉPOUR LE CONTROLE DELA VENTILATION DES TUNNELS

Des essais ont eu Meu dans des tumelsroutiers beiges pour réguler la ventila-tion en fonction de la densité du trafic enutilisantle traitementdymagesde télévi-sion. Ce système a été mis en p/ace autunnel des Quatre Bras à Bruxelles.

parDr L CYPERS, ir W. FRANS,

Ministerie van de VlaamseGemeenschap, Antwerpen

(Belgique)et M. F. LEMAIRE,

N.V. Traficon, Kortrijk (Belgique)

USE R?fiTECHNIQUESON CLO$B>CmCUff TELEVISIONFOK TVNMSL VENTILATION

Tests were conductsd in Belgisa rmdtunnels oa fte contrat al ventilationaccording to tiraiic dçnsity usiag TVimage processing, Tbis system WQSused in thé Quatre Bras tunnel inBntsseJs.

1. INTRODUCTION

Las systèmes les plus anciens de ven-tilation dans les tunnels routiers bel-ges sont contrôlés par une combinai-son d'unités mesurant l'opacité et desdétecteurs d'oxyde de carbone. Lavisibilité à l'intérieur des tunnels estprincipalement influencée par les par-ticules émises par les moteurs diesel.L'amélioration de la conception desmoteurs diesel et le contrôle obliga-toire du fonctionnement des moteursont conduit à réduire la nécessité ducontrôle de l'opacité. Par conséquentles tunnels les plus récents n'utilisentque des détecteurs d'oxyde de car-bone comme équipement de contrôlede la ventilation.Les gaz d'échappement de tous lesmoteurs à combustion interne contien-nent une variété de composants néfas-tes et toxiques. Le monoxyde de car-bone n'est que l'un d'eux, mais qui,comparé aux autres, est présent dansdes concentrations élevées. Ceci, et satoxicité, ont conduit à sa large utilisa-tion comme élément de référencepour contrôler la ventilation des tun-nels. Un équipement de détection re-lativement bon marché et fiable estdonc disponible. La croissante utilisa-tion de voitures équipées de cataly-seurs pourrait cependant aboutir à ceque ces mesures de monoxyde decarbone deviennent moins adaptées.Puisque la plupart des tunnels routiersen Belgique ont une longueur entre400 et 1.300 m, la ventilation naturelleprovoquée parla circulation est géné-ralement suffisante pour maintenir la

qualité de l'air dans des normes ac-ceptables. La ventilation forcée n'estnécessaire qu'en cas de trafic lent oustationnaire. Une détection directe desconditions de trafic est donc une alter-native valable ou un complément auxmesures de qualité de l'air.En Belgique, presque tous les tunnelsroutiers disposent d'un équipementde contrôle de télévision en circuitfermé. L'adjonction d'un équipementde traitement des images à cet équi-pement est donc une manière attrayan-te d'obtenir des mesures des flux decirculation. Le présent document dé-crit les expériences réalisées en 1992-1993 à l'aide d'un équipement de trai-tement des images dans le Craey-beckxtunnel à Anvers et la conceptiondu système de commande de la venti-lation du tunnel des Quatre-Bras surl'autoroute périphérique de Bruxelles,basés sur une combinaison de techni-ques de traitement des images et dedétecteurs de monoxyde de carbone.

2. LES SONDES DE TRAITEMENTDES IMAGES

Depuis 1982 les autorités routièresbelges ont entamé un programme deRecherche et Développement avec laSA Traficon, dans le but d'étudier lespossibilités de la technologie de trai-tement d'images pour le contrôle de lacirculation routière. L'éventail de pro-duits développés par ce programmeest basé sur la technologie CCATS(sonde de trafic assistée par caméra etordinateur).

Différents types de sondes ont étédéveloppés dans la famille CCATS.Tous sont toutefois basés sur lesmêmes principes :- une image vidéo du type CCFTT estnumérisée- dans l'image, des secteurs définis parl'utilisateur sont sélectionnés pouropérer le logiciel de traitement desimages- le module de logiciel de traitementdes images permet à la sonde d'obte-nir une image presque purement bi-naire de tous les véhicules en mou-vement dans le champ- le module de paramètre de traficcalcule les paramètres du trafic.Différents sites d'essai ont été définispour évaluer l'efficacité et la fiabilitédes sondes dans différentes condi-tions [1] [2].

3. EXPÉRIENCES DANSLE CRAEYBECKXTUNNELA ANVERS

La mise en oeuvre de sondes à l'inté-rieur des tunnels conduit à des pro-blèmes spécifiques. D'une part, lesconditions d'éclairage sont générale-ment plus favorables qu'à l'extérieur,suite aux niveaux élevés et constantsde l'éclairage dans les tunnels. D'autrepart, la position de la caméra de sondeest (trop) faible et pas suffisammentdirigée vers le bas pour donner desmesures très exactes. Cela est particu-lièrement vrai lorsque des camérasordinaires sont utilisées, et que lessondes CCATS sont reliées aux si-


gnaux vidéo (existants) des camérasde contrôle du trafic.

Pour examiner si, dans une situationde trafic déterminée, des paramètrespourraient être calculés qui distingue-raient sans hésitation l'écoulementlibre du trafic lent ou stationnaire, desexpériences ont été entreprises en1992-1993 dans Craeybeckxtunnel àAnvers. Ce tunnel est le tunnel le pluslarge dans le réseau auîoroutier belge :chaque tube de tunnel a une longueurde 1.600 m, et comporte quatre voiesde circulation avec une bande d'arrêtd'urgence Les situations de saturationsont fréquentes à l'intérieur du tunnelmais rarement sur les quatre voies decirculation à la fois. Les deux voiesmenant à l'autoroute périphériqued'Anvers sont plus souvent encom-brées que les autres, qui croisent ceboulevard périphérique et mènent aucentre-ville.

La figure 1 montre l'emplacement des28 caméras de télévision en circuitfermé du Craeybeckxtunnel Les 10caméras de surveillance du tube Est,numéros 4 à 13 à la figure 1, ont étéreliées à 10 sondes CCATS Toutes lescaméras sont montées sur les paroislatérales du tunnel, les caméras 7 à 10près de la b a u (de droite), les autres àgauche Les sondes sont situées àproximité du module de commutationdes caméras, dans le bâtiment decontrôle du tunnel, comme le montrela figure 2

Les sondes utilisées ont été conçuespour l'opération extérieure et sont ins-tallées dans des enveloppes imper-méables, ce qui pour cette applicationest clairement exagéré (voir figure 3)Aucune modification n'a été apportéeaux modules extérieurs du logicield'opération Les paramètres de traficsont rassemblés sur base d'une pério-de d'une minute par le réseau existantde collecte des données de trafic.

En 1992 et 1993 des essais completsont été effectués pour évaluer lesdonnées de trafic mesurées Un rap-port sur cette évaluation est publiédans le cadre du projet Eurotriangledu programme télématique avancéeuropéen de trafic [3] Les conclusionsdu rapport sont •

- les données par voie montrent queles mesures de trafic sont plus exactespour des voies situées près de lacaméra,

- l'occlusion amène les données desvoies plus loin de la caméra à devenirmoins exactes, la mesure des vitessesest moins influencée que la mesuredes volumes,

- la détection de congestion est fiablepour une largeur atteignant trois voies

NACHTeGAŒNi<>^13PARK 15^ 12

16 *!

Fig 1 - Emplacement des 28 caméras de télévision en circuit fermédu Craeybeckxtunnel.

VIDEO SPUTTER

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VIDEOLINK TOTRAFFICCONTROLCENTRE

Fig, 2 - Schéma de connexion des sondes de trafic à une installation existantede télévision en circuit fermé.


4. SYSTÈME DE COMMANDE DELA VENTILATION DU TUNNELDES QUATRE-BRAS SURL'AUTOROUTE PÉRIPHÉRIQUEDE BRUXELLES (BELGIQUE)

Le tunnel des Quatre-Bras est un tun-nel routier sur l'autoroute périphéri-que de Bruxelles ayant une longueurde 540 m et deux tubes à deux voiesLa construction du tunnel a été ache-vée au début des années 70 En 1993,des travaux de rénovation ont été en-tamés Dans le cadre de la rénovationle système complet de ventilation aété renouveléDans chaque tube, 4 nouveaux ventila-teurs ont été installés, l'un à côté del'autre, à un endroit situé à environ150 m de la sortie de tunnel Chaqueventilateur a un débit constant de25 mVsec à une force d'impulsion de1200 N Deux niveaux de ventilationsont programmés un premier danslequel deux des quatre ventilateursfonctionnent, et le deuxième danslequel tous les ventilateurs sont enmarcheLa ventilation du tunnel est contrôléepar une combinaison de détecteursde monoxyde de carbone et d'infor-mation directe relative à la circulationLes détecteurs de monoxyde de car-bone sont basés sur le principe d'ab-sorption de la lumière infrarougeLes niveaux zéro de détection sontautomatiquement réétalonnés toutesles 24 heures II y a deux détecteursdans chaque tubeL'information directe relative à la cir-culation est obtenue à partir de 4 son-des CCATS par tube Les sondesextraient l'information à partir descaméras de surveillance de télévisionen circuit fermé Quatre caméras fixesdans chaque tube couvrent presquetoute la longueur du tunnel Suite auxessais dans le Craeybeckxtunnel, unalgorithme amélioré de détectionpour l'application en tunnel a été dé-veloppé Le matériel et logiciel sontmis en œuvre sur un module d'im-pression uniqueAinsi que la figure 4 le montre, toutl'équipement de détection est limité àune tablette de 19', avec la fournitured'énergie et jusqu'à huit modules dedétecteurLes détecteurs de monoxyde de car-bone sont placés aux niveaux suivantsde détection 35 ppm, 100 ppm et150 ppm Les sondes CCATS dispo-sent d'un déclencheur lorsque la vi-tesse moyenne, mesurée sur une mi-nute tombe en dessous des 50 km/hsur chacune des deux voies La moitiéde la ventilation est mise en routelorsque 2 sondes CCATS détectentune vitesse réduite ou quand un dé-

Fig 3 - Connexion de 10 sondes avec une installation existantede télévision en circtiut fermé

Fig 4 - Au tunnel des Quatre Bras, l'équipement de détectionest limité à une tablette de 19'

lecteur d'oxyde de carbone atteint leniveau de détection de 35 ppm Laventilation complète est commencéelorsque le niveau de détection de100 ppm est atteint par au moins unesonde de monoxyde de carbone Laventilation (moitié ou complète) estarrêtée quand aucune ou une seulesonde CCATS détecte la vitesse ré-duite, et que simultanément le niveaude monoxyde de carbone est au-dessous de 35 ppm pour tous les dé-tecteursLe nouveau système de ventilationsera opérationnel en décembre 1993

Pendant les mois suivants un vasteprogramme d'évaluation sera entamé

5. CONCLUSIONS

L'expérience à ce jour montre que l'uti-lisation de l'équipement de traitementdes images, ajouté aux installationsexistantes de télévision en circuitfermé à l'intérieur des tunnels, peutêtre un outil rentable et efficace pouraméliorer le contrôle de la ventilationdes tunnels


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oo

CHANTIER DE LA GARE SOUTERRAINE FERROVIAIREDE MONACO

Quand gagner de l'espace devient un défi

Le 27 janvier 1998. jour de la SainteDévote, la ligne reliant Nice à Vinti-mille ne longera plus le bord de mersur le territoire monégasque. Les quaisde la gare seront alors souterrains,grâce à une déviation en tunnel de

Reportage réalisé par EMCC

Coincée entre mer et mtontagne, àl'étroit dans ses quelque 200 hectares,la Principauté récupère ainsi 4 hec-tares actuellement concédés à laSNCF pour l'exploitation de la ligne." Gagner de l'espace est un défi quoti-dien à Monaco, faire disparaître lesvoies en surface s'imposait ", explique

* Cette sainte du HP siècle, martyrisée en Corsepuis abandonnée sur une barque qui s'échouadans le Vallon des Gaumates est célébrée cha-que année à Monaco Au cours des cérémonies,une barque est brûlée sur le parvis de l'égliseSainte Dévote, qui sera tout proche en 1998 duparvis de la gare

Alain Le Mouël, chef de la division dessouterrains et des fondations spécia-les SNCF. Le coup d'envoi officiel a étédonné le 14 décembre 1993 pour cechantier colossal qui devrait durer4 ans pour un budget total de près de1,5 milliard de francs. La Principauté,financier quasi-exclusif ( 1,3 milliard defrancs), s'associe pour cette opérationà la SNCF qui participe à la hauteurd'une douzaine de millions de francs(somme correspondant à l'investisse-ment qu'aurait nécessité le renouvel-lement de voie ajourné dans l'attentedu tunnel).

UNE GÉOLOGIE RENOUVELÉE

Le chantier qui s'étend sur le territoiremonégasque et français a été décou-pé en 5 lots (dont 2 en France). Sur leterritoire monégasque, la Principautéet la SNCF (maître d'ouvrage délégué)se partagent la maîtrise d'ouvrage. Surle territoire français, la SNCF est le maî-tre d'ouvrage et le maître d'œuvre. Lestravaux ont été confiés à un groupe-ment d'entreprises composé de : So-beam (Sogea) l'entreprise mandataire,Engecc-Cogefar (SAM) mandataireadjoint, Sitren-Borie SAE, Nicoletti-Tarmac, EGTM-SPADA et SGTM-GTMLes études et travaux préparatoires,qui ont débuté dès 1984 sur le secteurouest du Cap d'Ail, ont révélé unegéologie variée. Une galerie de re-connaissance de 3,60 m creusée surtoute la longueur du tunnel montre la

F/g. 1 - Profil en travers de la future gare souterraine.


F/g. 2 - Le viaduc de Sainte Dévote a nécessité une reprise de ses piles.

présence de calcaires jurassiques voi-sinant avec des tufs volcaniques dumiocène ou des zones d'éboulis. " Troistracés sont étudiés, c'est le médian quia été retenu. Il est plus discret et necomporte que 30 % de calcaire karsti-que contre 50 pour celui situé plus aunord Toutefois, la diversité des ter-rains nous oblige à utiliser deux tech-niques de percement :" Tunnelier pour les ouvrages de pluspetit diamètre dans les roches com-pactes et explosifs dans les zones detunnel courant ", précise Max Bemardi,directeur des Travaux.

UN CHANTIER ORIGINAL

Creuser un tunnel sous la Principautén'est pas une mince affaire. En effetau-delà des problèmes dus à la naturedu sous-sol, les responsables se trou-vent confrontés à des difficultés d'or-dre technique, comme pour le secteurdu Vallon de Sainte Dévote à l'est dutracé. Situé derrière l'église chère auxMonégasques, il a rendu impératifscertains travaux. Implanté juste au-dessus de la future gare souterraine, leviaduc routier de Sainte Dévote anécessité une reprise des piles pourles faire reposer sur une gigantesquepoutre en béton qui sera suspendueau-dessus du tunnel. L'une des piles aété prolongée dans la roche sur uneprofondeur de 18 mètres. Elle repo-sera à terme sur l'un des quais de lagare. Toute cette opération a étémenée à bien sans interrompre la cir-culation sur le viaduc ! Il devrait enêtre également ainsi pour la jonctiondu tunnel en construction avec celuide Monte-Carlo. A ces précautionss'ajoutent celles engendrées par lebruit que peut représenter un tel chan-tier situé au cœur de l'agglomération.

Creuser, à quelques pas d'un monu-ment historique, du Palais de l'Armida(un building de 17 étages) ou encore àquelques mètres au-dessous d'un hôpi-tal relève de l'exploit. Pour ce faire lestechniques les plus précises ont étémises en œuvre, afin d'éviter les effetsde vibrations dues aux tirs de mine età l'usage du tunnelier.

DES PROUESSES TECHNIQUES

Le choix technique pour la réalisationdu tunnel s'est porté vers la méthodeclassique avec utilisation d'explosifs.Dans la zone de gare, deux avant-trousont été réalisés avec un tunnelierWirth à front ouvert. Celui-ci sembleparfaitement adapté au terrain calcai-re auquel viennent se mêler des po-ches d'argile. Muni de 8 grippeurs, ilpermet d'éviter les problèmes ren-contrés lors de l'excavation de la gale-rie de reconnaissance où l'utilisationd'un tunnelier à 2 grippeurs avaitcausé quelques difficultés sur certainspassages argileux Deux autres machi-nes de haut niveau se partagent le tra-vail Ainsi, la foration des trous de mines'effectue au moyen d'un Robofore dechez Montabert permettant d'enregis-trer les données nécessaires à l'im-plantation des forages. Muni d'un brascentral à capacité variable, 0 peut tra-vailler dans des tunnels de sectionsvariant de 20 m2 à 160 m2.L'informatisation des plans de tir per-met un gain de temps non négligeabletout en assurant un maximum de pré-cision. Autre matériel utilisé, le Jumbo(Montabert). Ce prototype en matièrede robot boulonneur, en cours de miseau point, devrait permettre, dans lesmois à venir, une mémorisation del'implantation des trous pour la miseen œuvre des boulons.

COMPLEXITÉ DES TRAVAUX

Les lots très différents les uns desautres rendent le travail complexe. Eneffet, chaque lot comporte des sec-tions différentes qui varient de 90 m2 à280 m2. Par ailleurs, les différences deterrain nécessitent des adaptationsconstantes quant au choix des techni-ques de revêtement utilisées. Les sec-teurs de Sainte Dévote et du Cap d'Ailappellent des matériaux bien spécifi-ques comme le mortier expansif pourtraiter certains blocs rocheux derrièrele mur de Cap d'Ail

DES LOTSQUI SE SUCCÈDENT...Ce tracé de quelque 3.000 m d'ouesten est qui débute du côté du Cap d'Ailpour rejoindre le tunnel déjà existantde Monte-Carlo ne comporte pasmoins de 5 lots. Le premier, plus àl'ouest, le lot 3, concerne la partie Capd'Ail ou l'entrée en tunnel Pour cefaire, il nécessitait la construction d'unmur de soutènement, actuellement encours de construction : 34 panneaux(déjà exécutés) de type monégasque.La particularité réside dans la cons-truction du mur par panneaux de 5 msur 3 m, de 50 cm d'épaisseur, en bétonarmé, réalisé de haut en bas, au fur et àmesure du terrassement par repriseen sous-œuvre. Dans cette zone diffi-cile constituée principalement d'ébou-lis, chacun des panneaux est fixé dansle talus par des tirants d'ancrages. Autotal, 103 panneaux seront nécessairespour la réalisation de ce mur de 125 mde long. A l'abri de ce mur, un tunnelsera réalisé à l'air libre sur 30 m delongueur, puis recouvert de terre.Deux postes de travail se relaient surce lot, soit 15 personnes dans la jour-née (8 le matin, 7 l'après-midi). Suit le

Fig. 3 - Mur de soutènementcôté Cap d'Ail.


F/g. 4 - Vallon de Sainte Dévote. Fig. 5 - Le front de la zone de la gare.

lot 2 c'est-à-dire le tunnel courant de1.690 m de long. La technique de ter-rassement mise en œuvre est l'explo-si£ Le tunnel est percé en pleine sec-tion. La zone d'avant-gare est réaliséepar phases : d'abord une ogive latéralepuis un élargissement à la section défi-nitive. Ce lot est réalisé avec deséquipes tournantes (trois huit), avecarrêt de l'utilisation du tunnelier la nuitpour éviter les nuisances. 6 personness'y relaient.

...ET NE SERESSEMBLENT PAS

Le lot 1 concerne la Gare. Zone com-plexe s'il en est, puisqu'il englobe lagare à proprement parler mais aussil'avant-gare ouest et est, sans oublier lazone de terrassement pur de l'inter-gare située au fond du Vallon de SainteDévote. A l'ouest, s'étendent deux ga-leries, dont une pour le désenfumageterminée en septembre 1994. L'avant-trou de la gare est effectué au tunne-

lier, la section finale sera réalisée àl'explosif (400 kg sont prévus parvolée). A l'est, la gare souterraine s'in-sère à faible profondeur sous le Palaisde l'Armida pour venir rejoindre letunnel existant (lot 5) de Monte-Carlo.C'est le tunnelier qui interviendradans un premier temps pour réaliserdeux avant-trous à proximité du tun-nel en service. A terme la gare com-portera 3 voies et 2 quais de desserte.Après le passage du tunnelier, la mé-thode classique à l'explosif sera miseen œuvre (emploi de tirs séquentiels).Entre 0,7 kg et 0,9 kg/m3 d'explosifsseront utilisés dans l'optique de mini-miser les vibrations. D'ores et déjà destirs d'essais ont été réalisés pour me-surer un seuil qui ne générera pas deproblèmes pour les habitations trèsproches. Ce lot est aussi réalisé pardeux postes qui travaillent sans inter-ruption. Notons que les travaux n'ontpas encore démarré du côté est. Enfin,le lot 5, jonction du tunnel avec celuide Monte-Carlo, présentera plusieursdifficultés. En effet, le raccord d'un tun-nel neuf à un autre datant des années

60 ne sera pas chose facile, surtoutlorsque les circulations ferroviaires nedoivent pas être interrompues. Pourcela, les trains rouleront sur un tronccommun temporaire à une voie cen-trale unique, à l'abri d'un portiquelourd de protection. Ainsi, trains devoyageurs et personnes travaillant surle chantier pourront être séparés, évi-tant les risques d'incidents. Là encore,des avant-trous seront réalisés au tun-nelier. L'élargissement au gabarit défi-nitif sera réalisé à l'explosif.

UN PLANNING SERRE

Lors de la visite de la délégationrégionale de l'AFTES Sud-Est, le 28septembre 1994, 3 lots du chantierétaient en cours de construction. 10 %des travaux ont été effectués à ce jour.La gare devrait être inaugurée en jan-vier 1998, une date qui ne permet pasde dérapage sur un planning bienchargé.


Sud Est

Groupe Spie Batignolles

SPIE CITRA SUD-EST 4 activités :. TRAVAUX SOUTERRAINS ET CANALISATIONS. OUVRAGES D'ART. GÉNIE CIVIL INDUSTRIEL ET INFRASTRUCTURES. TRAVAUX MARITIMES ET FLUVIAUX

Direction Générale et Direction Régionale de Lyon15, av. Lacassagne - BP 3168 - 69212 LYON CEDEX 03 - Tél. 72.13.81.00 - Fax 72.13.81.10

Société de Travaux Batignolles SavoieS. A. au capital de 5.000.000 FrancsRoute de l'IndustrieBPn°873540 LA BATHIETéléphone 79.31.09.00Télécopie 79.89.62.64

GENIE CIVILTRAVAUX SOUTERRAINS

Sotrabas

L'INGENIERIE DES TRAVAUX SOUTERRAINS

VENTD1ATION de chantier ou définitive :

. conception, dimensionnement, ingénierie de détail, réglage des systèmes de ventilation,

. étude de risques "incendie",

. mesures de ventilation et d'atmosphères de travail ; systèmes de télémesure.

MANUTENTION des produits par SMp, transporteurs à bande, téléphérique, transporthydraulique.

PUITS de ventilation ou d'extraction : creusement en milieu difficile (congélation,...) et équipement.

ETUDES GENERALES D'OUVRAGES SOUTERRAINS, de l'Avant Projet Sommaire à la réalisationclefs en main.

TEC Ingénierie -1 avenue Albert Einstein - BP 106 - 78191 TRAPPES CedexTéléphone : (1) 30 66 27 50 - Télécopie : (1) 30 66 27 90

UN TUNNEL ROUTIER SOUS AUBENAS (ARDECHE)Reportage réalisé par EMCC

S'mscnvant dans le programme de déviation de la RN102 quirelie Le Puy (Haute-Loire) à Montéhmar (Drôme), un tunnelroutier est en cours de réalisation sous la ville d'AubenasCreusé à l'explosif en demi-section, la jonction de la demi-section supérieure a eu lieu au cours du mois de novembrePlacés sous la maîtrise d'ouvrage du Ministère de l'Equipe-ment, du Logement et des Transports, les travaux ont pourmaître d'oeuvre, la DDE Concernant le lot tunnel, les travauxde génie civil ont été confiés à Sotrabas - Spie Citra Sud-Est,le CETu et la Société du Métro de Marseille assurent conjoin-tement un rôle d'assistance techniqueD'une longueur de 240 m à laquelle s'ajoute en tête sud unetranchée couverte de 102 m, ainsi que deux ouvrages detêtes, c'est un monotube bidirectionnel

UNE VARIANTE A LA TRANCHÉE COUVERTE AU SUD

Pour réaliser les 102 m de la tranchée couverte à la tête Sud, ilétait prévu le coulage sur place d'anneaux en béton Endéfinitive, le projet a fait l'objet d'une variante avec l'adoptiond'une nouvelle procédure la pose d'éléments préfabriqués,des anneaux de 2,50 m ce qui permettra d'obtenir un gain detemps de l'ordre de six mois Une entreprise sous-traitante,MATIÈRE à Arpajon-sur-Sèvres réalise ces éléments Débutnovembre, 80 % des éléments étaient déjà stockés sur ledépôt de Châteaurenard Aujourd'hui la pose de ces anneauxa démarré II en est de même pour l'excavation du strass Unefois achevées et bétonnées, les sections auront une superfi-cie d'environ 70 m2 correspondant à une superficie d'excava-tion de l'ordre de 85 à 90 m2 selon le profil

UN CALENDRIER PERTURBÉ PAR LE TERRAIN

Une fois les travaux préliminaires de terrassement réalisés entête Nord et Sud, l'installation du chantier a démarré en mars93 Le creusement effectif a débuté à la mi-avnî 93Le délai de réalisation d'ongme était de douze mois à comp-ter du 2 mai 1993 mais compte tenu des nombreusescontraintes et de la nature géologique capncieuse du terrainrencontré malgré les reconnaissances habituelles, la fin duchantier devrait intervenir environ en mai-juin 1995 Leszones de mauvais terrain prévues à l'origine sur une soixan-taine de mètres se sont en réalité retrouvées multipliées pardeux La rencontre de veines d'argile sur environ 4/5 dutracé a obligé de recourir à la pose de cintresL'attaque du tunnel a été réalisée à partir de la tête Nord, seuls38 mètres ont été creusés depuis la tête Sud Entre le PM 90 etle PM 120, la progression du chantier s'est trouvé ralentie Eneffet la présence d'un paléokarst a nécessité des travaux deremblaiement en utilisant les matériaux issus du mannagepour conforter l'aire de roulement et éviter tout enfoncementde différentes machines Sont mis en œuvre sur le chantierun Pantofore Montabert, une pelle Schaeff, un charge et rouleEMCO 918 ainsi qu'un érecteur de cintre et un robot à bétonprojetéAutre caractéristique du chantier, le site urbain Des capteursde vibration ont ainsi été installés, assortis d'une contraintede 5 mm/seconde à la tête Sud et 10 mm/seconde à la têteNord ce qui a entraîné l'utilisation d'un exploseur séquentielLes travaux s'effectuent en deux postes et une moyenne de35 à 40 personnes sont sur le chantier

UN CYCLE PAR JOUR

Dans la zone ne nécessitant pas de cintrage, le soutènementest assuré avec du béton projeté et des boulons sceEésDans les 180 m cintrés, le cycle normal se décompose de lamanière suivante- foraùon d'1 m ou 1,5 m, selon la nature du terrain,-tir,- béton projeté de protection en calotte et sur le front,- pose du cintre HEB 180 et blindage,- bétonnage derrière les cintres et injections de remplissageUn cycle dure en moyenne une journée

DES TRAVAUX ANNEXES

Compte tenu de la longueur de l'ouvrage, il n'est pas prévude travaux annexes pour la ventilation En revanche, deséquipements de sécurité (bornes incendies) et d'évacuationdes eaux (caniveaux, drains, ) seront mis en placePour le tunnel d'Aubenas comme pour les autres, on noteégalement un souci d'intégration dans le paysage et c'estainsi que les deux ouvrages de têtes ont fait l'objet d'unconcours d'architectes

50 ANNEES D'EXPERIENCEDANS LA FABRICATIONET LA MISE EN OEUVRED'APPAREILS D'AUSCULTATION- Tunnels et cavités souterraines

- Centrales nucléaires-«Buts

Projets Rétenîs:- Tunnel sous h Menthe-Tunnels TGV-Grand Louvre

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144v24.24.24 fax (3^44.26.82.17 ;


157, avenue Charles-de-Gaulle92521 NEUILLY-SUR-SEINE Cedex

Tél. (1)47.38.04.04

UNE DEUXIÈME VOIE POUR SHOTAX®

Démonstration de projection.

Quatorze mois après le lancementdu SHOTAX® - l'additif minéralnon toxique pour l'accélération dubéton projeté voie sèche - lors dusalon de l'APTES à Toulon en sep-tembre 1993, Lafarge Fondu Inter-national lance ce produit pour lavoie mouillée grâce à un systèmede dosage de poudre et de pom-page de béton mis au point par lasociété Aliva.Plus de 60 représentants d'entre-prises et journalistes de la pressetechnique ont assisté, à l'usine deLafarge Fondu International à Fos-sur-Mer, à une démonstration duSHOTAX® en projection par voiemouillée.Grâce au doseur Aliva 405 et à lapompe à béton Aliva 277, le mé-lange obtenu est parfaitementhomogène et le béton est projeté àgrand débit, sans à-coup. Ce bétonmontre toutes les propriétés dubéton accéléré avec du SHOTAX®,

c'est-à-dire une adhérence horspair, permettant de fortes épais-seurs, avec des résistances méca-

niques répondant aux besoins desutilisateurs, aussi bien à courtterme qu'à long terme.

Le SHOTAX® permet égalementd'utiliser des ciments aux laitierset aux cendres, sans compromet-tre les performances.

L'utilisation du SHOTAX® estaussi facile que celle du ciment etne demande pas de précautionsupplémentaire. Par sa faible caus-ticité, le SHOTAX® respecte l'envi-ronnement et améliore les condi-tions de travail.

Depuis son introduction, le SHO-TAX® est très largement utilisé enFrance, au Royaume-Uni et au Ca-nada, que ce soit sur les chantiersde réparation des structures, desoutènement de tunnels ou encoulis d'injection de sols. Il est éga-lement utilisé dans l'industrie mi-nière, en raison de sa facilitéd'emploi et de son effet sur le déga-gement des poussières et la réduc-tion des pertes.

Doseur Aliva 405.


LA DELEGATION APTESDE LA RÉGION ILE DE FRANCE

Le Président du Syndicat des Entrepreneurs de Travaux Sou-terrains, Robert Longelin, avec Alain Balan (SNCF Eole), LouisDavid (RATP), et Marc Deburaux (DART)ont mis au point un programme ambitieux d'activités pourl'année 1995.3 rencontres dans le sous-sol de l'Ile de France :- le 16 février 1995, Eole et Météor ouvrent les portes de leurchantier gares : gare Condorcet et gare Madeleine ;- le 18 mai 1995, l'A 14 révélera ses prévoûtes ;- le 5 octobre 1995, l'assainissement joue dans la cour desgrands avec une visite du chantier du collecteur Cachan-Charenton, tronçon Cachan-Villejuif en diamètre de 6,40 m.Cet ouvrage assure une triple fonction :- transfert des eaux usées de la vallée de la Bièvre versValenton par une canalisation de 1,60 m de diamètre à l'inté-rieur;- transfert des eaux pluviales aux fins de traitement à Valen-ton ;

- stockage de 60.000 m3 d'eaux pluviales résorbant en partieles inondations de la vallée de la Bièvre.Cette visite du premier ouvrage de stockage en souterrainintroduira ensuite la présentation du programme de stoc-kage des eaux pluviales, dans des tunnels de grand diamètre(8 à 14 m) aux fins de leur traitement, envisagé par le SIAAP.- une rencontre en surface, pour évoquer dans le cadre d'unetable ronde, le ISmars 1995. l'impact des chantiers de travauxsouterrains sur le cadre de vie et l'environnement ;- une rencontre en surface et en sous-sol, le 2 décembre 1995pour fêter notre patronne, la Sainte Barbe.Toutes ces activités sont destinées aux membres APTES derie de France, qui recevront directement les complémentsd'information correspondants.Les membres d'autres régions peuvent également y partici-per en s'adressant à :Alain Balan, Direction des travaux EOLE, 40, rue d'Alsace,75010 Paris (Tél. 1.40.18.29.60).

SAINTE-BARBE1994

La fête traditionnelle de la Sainte-Barbe a étéfêtée le 3 décembre 1994 par l'AFTES et leSyndicat des Entrepreneurs de TravauxSouterrains.Après la messe habituelle en la cathédralede Notre-Dame de Paris, un cocktail a réuniplus de 1.200 participants dans la grandesalle de la Conciergerie.


Bulletin d'adhésion - Adhésion FormJe soussigné, demande mon adhésion à I'A.F.T.E.S. en tant que :

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Membrecollectif

Membreindividuel

CotisationService de 3 revues

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CotisationService de 1 revue

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D Etudiant

1.635F

95F215F

310F

50F

(au lieu de 330 F)

Et joins à ce bulletin le montant de ma cotisationdu ou des abonnements s'élevant à _____ _F.

Pour l'année 1995 sous forme d'un chèquebancaire à l'ordre de I'A.F.T.E.S. ou d'un virementpostal au compte ouvert au centre " LA SOURCE "sous le n° 3300700 au nom de "93 A.F.T.E.S.".

Désignation de l'organisme ou de la personneintéressée (dans le cas d'un organisme membrecollectif, prière d'indiquer le nom, l'adresse dureprésentant).

Cette adhésion comprend le service de la revue _ tél. : _______Dafe et signature

1995___Abonnement - Subscription order card6 numéros par an — 6 issues a year

France, Zone Franc 330 F — Etranger : Europe 500 FF — Reste du monde 560 FF (envoi par avion)Frais de port inclus — Mailing included to be paid in French via any convenient means

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LOGICIEL GCX detraitement de données devibrations, minages,élaboration des plans de tirs_

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PRESTATION DE SERVICELABORATOIRE MOBILE :Relevé des mesures.Fourniture des résultats traites.Interprétation. Conclusions.

ETUDES PRÉALABLES AUDÉBUT DES TRAVAUX :Détermination des seuils devibrations et des chargesadmissibles.Installation des systèmes demesureContrôle durant les travaux

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Documents

ET OUVRAGES SOUTERRAINS - aftes.asso.fr · comitÉ de rÉdaction h. bÉjui m. croc m. deburaux w. de lathauwer p. duffaut b. falc8hmat m. gervâis p. gesta j.-l giaffer! j.-p. godahd