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Journées Géotechniques IFSTTAR: « Infrastructure de transport » Tunnel du LIVERNAN : Réfection de plate-forme par Réfection de plate-forme par train « PUSCAL » Nicolas CALON - SNCF

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Journées Géotechniques IFSTTAR:

« Infrastructure de transport »

Tunnel du LIVERNAN:

Réfection de plate-forme par Réfection de plate-forme par

train « PUSCAL »

Nicolas CALON - SNCF

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Description du projet: Le LIVERNAN

� Tunnel de 1 468m situé au Sud d’Angoulème sur la ligne PARIS-BORDEAUX (Pk 472+716 à 474+184)

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 2

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Description du projet: Le LIVERNAN

� Le tunnel traverse les horizons :

� C6a: Calcaires crayo-marneux tendres (Campanien)

� C6b: Calcaires crayo-marneux +/- indurés (Campanien)

� Formations aquifères

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 3

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Description du projet: Le LIVERNAN

Description du tunnel (Données IGOA/Dégagement du GB1/Mars 2007)

� Ouvrage en bon état avec peu de zones d’avaries de parement

� Point haut au PM 1 321m

� Piedroits « fondés superficiellement »

� Drainage assuré par:� Collecteur d’entre voie en tête sud sur 685m

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 4

� Collecteur d’entre voie en tête sud sur 685m

� Caniveaux latéraux sur toute la longueur du tunnel

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Description du projet: Le LIVERNAN

Description du tunnel (Données IGOA / Dégagement du GB1 / Mars 2007)

� Entraxe Voie: varie de 3.36m à 3.56m

Modélisation de gabarit effectuée lors de l’étude GB1

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 5

de l’étude GB1

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Description du projet: Le LIVERNAN

Description du tunnel (Données IGOA / Dégagement du GB1 / Mars 2007)� Historique:

� 1845-49: construction du tunnel� 1902: Réalisation d’un drain (dalot) suite à l’apparition de remontée boueuse� 1936-37: Abaissement de Plate-Forme (PF)� 1956: Réalisation du drain central partiel (côté Sud)� 1964: Abaissement de PF

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 6

� 1974: Remontées boueuses nécessitant le curage annuel du drain� 1989: Réfection de l’assainissement� 2003: Renouvellement Voie et Ballast� Depuis 2003 : Accroissement des secteurs de remontée boueuse

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Description du projet: Rappel des faits

� Mai 2009:

� V2: Déraillement d’un train FRET (hors gabarit) en entrée du tunnel détériorant l’armement

� Mise en place d’une Limitation Temporaire de Vitesse (LTV) 40 Km/h

Juillet 2009:

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 7

� Juillet 2009:

� Remplacement des traverses cassées

� Vitesse augmentée à 60 Km/h

Demande de travaux d’urgence en V2 par la MOA (RFF)

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Description du projet: Rappel des faits

�Objectifs fixés par la MOA:

� Réfection de la plate forme pour relever la vitesse de 60 à 100 Km/h

� Durée de vie de la réparation: 10 ans (Mise en service de SEA)

� Conserver les circulations sur la voie contigüe (LTV 40)

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 8

Pour répondre à ces objectifs, « il a été décidé » de réaliser les travaux

d’assainissement de PF par train PUSCAL

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Description du projet: Qu’est ce que le « PUSCAL »

� Le « PUSCAL »:

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 9

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Description du projet: Pourquoi « PUSCAL »

Le choix de la méthodologie PUSCAL a été dicté par plusieurs contraintes

� Nécessité de laisser la voie contiguë circulée:

� Compte tenue de l’exiguïté du tunnel: Impossible de mettre en place des écrans protecteurs

� Limiter le temps d’ouverture de fouille et la longueur

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 10

� La voie en travaux doit être circulée du mardi au vendredi

� Impossibilité de déposer l’ensemble de la voie → Travail par panneau de 18m

� Éviter d’éventuelles mouvements de convergence et la déstabilisation de la voie contigüe

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Description du projet: Pourquoi « PUSCAL »

� Méthodologie de travail du « PUSCAL »:� Assure sa « propre sécurité » et permet les circulations sur la voie contiguë

� Travaux de purge réalisés sur des panneaux de 18m

� Délai d’intervention par panneau : 1h30 – 2h00. Le temps d’ouverture de fouille est estimé à 30-45min

� Largeur de vis sans fin : Deux largeurs disponibles 2.60m ou 2.90m

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 11

� Possibilité de « gérer » plusieurs types de matériaux de remblayage sur le train

� Débattement de la vis sous le NiT : 1.40m

Impossibilité de dérocter la roche => Assurer un dr ainage pérenne des eaux de plateforme du tunnel

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Les études de conception: La visite du LIVERNAN

Visite réalisée le 17/03/2010 (IGOA / IGLG)

� Absence de remontée boueuse (RB) en V1 & V2 dans la zone du drain central

� PM 800 traversée sous voie dans le tunnel : Zone la plus dégradée avec RB en

V1 &V2

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 12

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Les études de conception: La visite du LIVERNAN

Visite réalisée le 17/03/2010 (IGOA / IGLG)

� La boue en partie supérieure est relativement consistante (sans connaitre son état

sous traverse)

De manière générale, la voie la plus sujette aux RB est la voie 1

Entre-axe plate-forme

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 13

TraversesRemontées boueuses

Voie 2

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�Objectifs / Enjeux:

� Estimer l’impact des risques identifiés:

• Quantitativement

• Qualitativement

Quelle est, A DIRE D’EXPERT, la probabilité qu’intervienne le risque et quel est son impact .

Les études de conception: L’Analyse de RisquesL’Analyse de Risques

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 14

� Alerter le MOA sur les risques (faisabilité travaux & exploitation) encourus par l’infrastructure de réaliser ces travaux

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� Elle est menée en 5 Etapes:

� Définition du système

� Identification des risquesRéalisées lors de l’Analyse de Risques Sommaire (ARS)

� Evaluation des risques:

Les études de conception: L’Analyse de RisquesL’Analyse de Risques

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 15

Réalisées lors de l’Analyse de Risques Définitive (ARD)

� Evaluation des risques:

• Intensité / Probabilité / Criticité

� Traitement des risques

� Suivi des risques

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Objectif principal des travaux: RESPECT DU FDMSRESPECT DU FDMS:

Fiabilité – Disponibilité – Maintenance – Sécurité (FDMS) du système

� Résultats de l’ARS

� Définition du système: Faire circuler les trains dans un contexte instable (géol)• Relever la vitesse de 60 à 100 Km/h

• Diminuer la maintenance pendant 10 ans

� Identification des risques vis-à-vis:

Les études de conception: L’Analyse de RisquesL’Analyse de Risques

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 16

� Identification des risques vis-à-vis:• De la V1

• De l’armenent

• Du piédroit

• Du PUSCAL

• Des études et prescriptions

• De l’environnement

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Longueur du tunnel (m)= 1468

Risque identifié Linéaire (m)Pourcentage

d'occupation

P2+30 engagé 920 63%

Risque fort 530 36%

Les études de conception: L’Analyse de RisquesL’Analyse de Risques

�Description des désordres

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 17

Piédroit perché 610 42%

e ballast < 20cm 990 67%

RB détectées par EVEN 530 36%

RB observées par IG

V2 60 4%

V1 270 18%

Mixte 40 3%

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Les études de conception: L’Analyse de Risques

� L’Analyse de Risque Définitive: Evaluation des risques

• Criticité / Matrice des risques : Produit entre l’intensité et l’occurrence:� Permet d’estimer le niveau de risques pour l’ouvrage suivant des critères d’Acceptabilité.

� Acceptabilité: Risque acceptable si aucune action de traitement n’est jugée nécessaire.

� Seuil à définir par la MOA

Intensité

OccurrenceI1 I2 I3 I4

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 18

O1 INACCEPTABLE INACCEPTABLE INDESIRABLE ACCEPTABLE

O2 INACCEPTABLE INACCEPTABLE INDESIRABLE ACCEPTABLE

O3 INDESIRABLE INDESIRABLE ACCEPTABLE NEGLIGEABLE

O4 ACCEPTABLE ACCEPTABLE NEGLIGEABLE NEGLIGEABLE

Intensité 1 : désordre avec des conséquences graves pour les circulations et importantes pour la régularité = Déformation de la

V1 / Engagement du gabarit

Intensité 2 : désordre avec des conséquences peu graves pour les circulations mais importantes pour la régularité = Colmatage de la

vis

Intensité 3 : désordre avec des conséquences peu graves pour les circulations et peu importantes pour la régularité = Tête de chat

Intensité 4 : désordre sans conséquence sur les circulations et peu importantes pour la régularité = Sous épaisseur de Sous couche

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� L’Analyse de Risque Définitive:

� Traitement des risques: Action permettant de diminuer la criticité d’un risque et de rendre un risque inacceptable en acceptable

• Plusieurs solution de traitement

� Action de réduction:

� Prévention : Action sur les causes du risque pour diminuer sa probabilité

� Protection: Action sur les conséquences du risque pour diminuer son intensité

Détection : Diminuer la probabilité de réalisation du risque.

Définies en ARS

Les études de conception: L’Analyse de Risques

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 19

� Détection : Diminuer la probabilité de réalisation du risque.

� Action de transfert: A un tiers

� Provisionnement: Conséquence financière

� Suivi des risques:

• S’assurer de la mise en œuvre des actions de traitement

• Réévaluer la criticité du risque

• Identifier les nouveaux risque

en ARS

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� Voie 1: Stabilité de la voie

� Chantier

Les études de conception: L’Analyse de RisquesDétermination de la criticité

Intensité

OccurrenceI1 I2 I3 I4

O1 X

O2 O

O3

O4

Commentaires:

Proba forte de déformation localeValable dans la zone hors drain

Niveau Risque après traitement:

Traitement par interruption circulation puis bourrage par « Jackson »

Plots sont identifiés => prévision sur circulations à l’avancement

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 20

� ExploitationIntensité

Occurrence I1 I2 I3 I4

O1

O2 X

O3

O4

circulations à l’avancement

Commentaires:

Il y a déjà un risque donc idem qu’actuellement

Niveau Risque après traitement:

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� Piédroit: Convergence à l’ouverture de fouille

� ChantierIntensité

Occurrence I1 I2 I3 I4

O1

O2

O3 X

O4

Commentaires:Si ça bouge >> dramatique car faible en gabaritDifficulté d’intervention ultérieure

Niveau Risque après traitement:Idem aucune intervention préalable raisonnablement possible

Les études de conception: L’Analyse de RisquesDétermination de la criticité

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 21

� ExploitationIntensité

Occurrence I1 I2 I3 I4

O1

O2 X

O3 O

O4

Commentaires:Notamment dans la zone de piédroit déchaussé de la traversée du drain central & tête Nord

Niveau Risque après traitement:Mesure de convergence périodique 2x/an pdt 10ans

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Travaux envisagés

� Solution 1 : � Profondeur de fouille 0→35cm : Remblayage en ballast sain

� Solution 2 :� Profondeur de fouille 35 → 55cm : 25 cm de ballast sain + 30cm de sous couche (SC)

� Solution 3 :� Profondeur de fouille 55 → 140cm : 25cm de ballast sain + 30 cm de SC + X cm de galets

roulés (ayant pour fonction de « clouer » le terrain en place)

Dans tous les cas un géotextile sera mis en œuvre à l’interface matériaux rapportés –

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 22

Dans tous les cas un géotextile sera mis en œuvre à l’interface matériaux rapportés –terrain naturel. Pour les solutions 2&3, une géogrille sera ajoutée au dessus du

géotextile.

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Travaux envisagés

� Dans tous les cas, les travaux devront respecter :

� La notion de GAME: (Globalement Au Moins Équivalent). CàD que les travaux préconisés ne devront pas dégrader la situation existante

� Le non engagement du P2+30: Cette notion permet de conserver la voie contiguë circulée (Vmax=40km/h) sans blinder la fouille

� Largeur d’excavation maximale: 2,60m: pour ne pas travailler trop près de la voie circulée

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 23

circulée

Zone non étudiéeP1

P2

V1 V20.20

0.30mLimite d'excavation = 2.60m

0.25

0.30

Ballast

Sous - couche

P2 +0.30m

Epaisseur excavée

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Impact des travaux : Tournées Mauzin

� Tournée du 18 Mars 2010

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 24

� Tournée du 17 Mars 2011

Pk 472+700 (Tête Nord)Pk 474+300 (Tête Nord)

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Merci de votre attention,

des questions?

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 25

des questions?

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Travaux envisagés (Ex P.23)

� Les travaux: 3 phases à prévoir

1. Avril 2010 : réalisation des travaux voie 2:• 4 week ends d’avril

• Travail du Samedi au Lundi (72h) en 3*8

2. 2011: Réalisation des travaux sur voie 1

3. ~ 2020: Fermeture du tunnel; Réalisation du radier béton et mise au GB1

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 26

Problèmes envisagés lors des travaux:

Zone de remontée boueuse commune à la V2 & V1 => Problème de déstabilisation de la V1 lors de l’ouverture de fouille

Problèmes de piédroit => Convergence à l’ouverture de fouille

N.B.: Dans certain secteur ils sont perchés (+ 10 cm / au plan de roulement)

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Les travaux (Ex dernière page)

Le REX réalisé à la fin du chantier a permis de mettre en évidence les points suivants

� Sécurité

� Le système d’annonce par « Autoprowa » est fiable

� La gestion des gaz dans le tunnel n’est pas adaptée

� L’exiguïté du tunnel rend les opérations périlleuses

CALON/SNCF-Infra/Tunnel du Livernan: réfection de plate-forme 27

Technique

Le train PUSCAL est efficace pour des travaux de régénération sur sol meuble

Le système d’approvisionnement de matériaux permet une gestion optimum des travaux

Les rendements de travaux (hors pannes et aléas) ont été respectés:

Rendement moyen par panneau: 2h

3ème WE: 1,5 panneaux en 24h

4ème WE: 36 panneaux en 68h