Module 3. Techniques de construction - AFTES :: … 2013-2014... · 2013-11-04 · Eiffage TP. Documents pédagogiques internes au ... •Essai à la compression sur prélèvement

INSA Lyon - ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2013-2014

Module 3. Techniques de construction

3.3 Les éléments du soutènement

Loïc ThévenotEiffage TP

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Soutènement radial• les cintres métalliques- Les cintres réticulés (ne fonctionne que noyés dans du béton projeté)

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Soutènement radialLes cintres lourd type HEB

Soutènements : les cintres

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Rupture de cintre HEB


Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Rupture pied de cintre

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Convergence du terrain

Soutènements : les cintresD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènement radial

Les cintres TH (ou Oméga) (qui ont la possibilité de coulisser)

Soutènements : les cintresD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS



Coulissement des cintres TH

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Blindage en bois:

Soutènements : boisD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènement radial• Blindage en tôles

Soutènements métalliquesD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S

INSA Lyon - ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2013-2014CHEMEX - Septembre 2011

Soutènement radial

Soutènements : béton projetéD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènements : béton projeté

Généralisation au début des années 60Développée Par L. Von Rabcewicz sur le métro de CARACAS en 1960

Tirer partie au mieux de la capacité du terrain à se soutenir lui même grâce à un confinement immédiat.

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Soutènement radial

• le béton projeté

3 principaux modes de fonctionnement en soutènement:- en couche protectrice du terrain (peau protectrice)- en maintien du terrain entre boulons (peau résistante)- en coque de soutènement (anneau de structure)

+ : rôle de blindage entre cintre ou de revêtement définitif

Peu être renforcés de fibres ou de treillis soudé

• le béton projetéD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènement radial

• Mise en place du Béton Projeté

Exemple de Robot de Projection de Béton


ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS



Rôle de peau protectrice:•Épaisseur de 2 à 5 cm protège de:

• Dessiccation par l’atmosphère du tunnel

• Délavage des matériaux• Dégradation des

propriétés hydromécaniques

• Amorce de gonflement liés au migration d’eau interstitielle

• Phénomène de micro-rupture & micro-déplacement (effet maçonnerie)

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Rôle de peau résistante:•Épaisseur 8 à 20 cm (en plusieurs couches) agit comme:

• Cimentation des fissures• Clavage des blocs instables• Filet tendu (BP fibré ou armé)• Coque comprimé

Résistance limitée et fonction complémentaire nécessaire des boulons


ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS



Rôle d’anneau de structure:•Épaisseur de 10 à 20 cm permet de :

• Limiter les déformations élasto-plastiques du terrain (capacité de fluage au jeune âge)

• Confinement des terrains non boulonnables

• Confinement des terrains gonflants (argiles et anhydrites)

• Réparation de tunnel ancien

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S



Ses propriétés

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Soutènement radial

(avec des fibres, du treillis soudé ou en voutelettes) :


ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


• Composition du béton projeté– Dosage en ciment– Diamètre des granulats– Différents type de fibre– Dosage en fibre

• Mise en œuvre du béton projeté– Voie sèche (à éviter)– Voie humide– Dosage de l’accélérateur de prise


ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènements : béton projeté

17 Mpa à 7 jours25 Mpa à 28 jours

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S



ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènement du Front de Taille

• Le soutènement du Front de Taille, pourquoi ?

Si le terrain est mauvais:

•risque de non stabilité du front conduisant à un effondrement pouvant aboutir à un fontis en surface,

•Prévenir les chute de blocs ou de plaques


ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Soutènements : béton projetéNorme ASQUAPRO•Qualité du BP liée à la qualité intrinsèque du béton mais surtout à sa mise en œuvre•Agit sur la qualité du BP:

• Rebond• Présence d’armature• Support: nature du terrain, béton, métal

•Essai à la compression sur prélèvement• Ecrasement carotte de Dia 60 mm, h 120 mm

•Essai à la compression au jeune âge• Pénétration d’une aiguille

•Test d’arrachement •Essai de résistance à la flexion (BPF)

• Arrachement par traction d’une éprouvette carotté dans le support

•Capacité d’absorption d’énergie « poinçonnement flexion »

• 600 j pour 25 mm de déformation

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Et maintenant?

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les présoutènementsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Boulons en Fibres de Verre au front de taille de la Galerie de Sécurité du Tunnel Maurice Lemaire

Boulons en Fibre de Verre de 15 m de long avec recouvrement sur 3 m 14 Boulons coté

Tête Alsace

5 Boulons coté Tête Vosges

Répartition en Fonction de la

Qualité du Terrain


Les boulons de fibres de verres permettent de

maintenir le terrain sans poser de problèmes aux

outils d’excavation

Les présoutènements

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Front du Tunnel de Tartaiguille


Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Enfilage de Boulons ou de TôlesPré-Soutènement

Boulons auto-foreur disposé en enfilage à l’avancement de la Galerie de Sécurité du Tunnel Maurice Lemaire

On peut réaliser un enfilage à l’avancement à l’aide

de Boulons ou de Tôles métalliques

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Enfilage de Boulons ou de Tôles

Exemple de Détails d’Enfilage

Pré-Soutènement

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S

INSA Lyon - ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2013-2014CHEMEX - Septembre 2011

• Pré-découpage et Pré-soutènement à la Haveuse

Haveuse

Chaîne de Haveuse

Principe du Pré-découpage / Pré-soutènement

Pré-Soutènement

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Pré-découpage et Pré-soutènement à la Haveuse

Phasage de Réalisation d’une excavation à la Haveuse

Pré-Soutènement

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Voûtes Parapluies successives

Principe de Voutes Parapluies Successives

Voûtes Parapluies du Tunnel Maurice Lemaire

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Réalisation de voute parapluie

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les casquettesD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les casquettesD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


La casquette de la descenderie de St Martin La Porte

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Voûte Parapluie Schéma de Principe

Coupe Transversale : les tubes « participe» à l’effet de voûte

Coupe Longitudinale : les tubes fonctionnent en poutres portant entre le terrain et le soutènement

Tubes Métalliques Injecté de Mortier

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


• Voûte Parapluie

Implantation

1ère Voûte

2ème Voûte

Forage

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injections

Conditions hydro-géologiques rencontrées :•Basaltes, laves, scories : 10 à 100 bars Rc max = 500 bars.•Aquifère : pression estimée pouvant atteindre 20 bars.•Perméabilité des terrains rencontrés : 10 ֿ◌4 m/s à 10ˉ6 m/s.•Porosité moyenne des matériaux : 20%

Objectif du traitement de terrain par injection.Limiter les venues d’eau totales à front à 100 l/s.Soit sur 360 ml moins de 30 l s-1 /100 ml.

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injections

•Réalisation d’une enveloppe étanche avec du «Blocker Grout » destinée à empêcher le retour du coulis dans la galerie. •Cette enveloppe se situe à 1 m environ de la périphérie de la section et fait environ 1 m d’épaisseur. •Elle est réalisée avec des produits très fin à prise très rapide.

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injections

•Réalisation d’une 2ème enveloppe avec du « High Performance Grout »située à l’extérieur de la première enveloppe, destinée à contenir les pressions rencontrées. Cette enveloppe fait environ 2 m d’épaisseur.

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injectionsD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Les injections

Matériel nécessaire :•Jumbo de foration

Diamètre de foration : 56 mm•Presse d’injection : pression d’injection estimée entre 15 et 50 bars.•Presse type Bonne espérance PPC 15000 (pression maxi 100 bars ,

débit correspondant 4 m3/h ; pression moyenne :32 bars débit correspondant 15 m3/h )•Malaxeur adapté au débit de la presse d’injection •Agitateur avec cuve de 500 l mini•Chariot élévateur pour la manutention de produits.

Composition des coulis•Blocker grout :

ThermaxC-Max

•GroutAidCimentDispersing agent SP40

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injectionsRéalisation d’injection après excavation (post-grouting)

Estimation des quantités :Ces quantités sont estimées sur la base des observations et essais menés depuis la galerie parallèle au pm 1220.Porosité de 20% applicable sur la totalité des roches rencontrées.

Blocker Grout : zone à traiter de 70 ml environE/C = 2, coulis de densité 1.3=>

ciment CPA 52.5 : 106 tonnesgrout-aid : 42 tonnesSP40 : 3 tonnesC-Max : 72 tonnesThermax :156 tonnes

High Performance Grout : zone à traiter de 70 ml environE/C = 2 coulis de densité 1.3 =>

ciment CPA 52.5 : 380 tonnesgrout-aid : 190 tonnesSP40 : 10 tonnes

Soit au total (BG et HBG) 6 900 kg/ml (hors ciment)

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


Les injections

Réalisation d’injection en avant du front (pre-grouting)Estimation des quantités :

Ces quantités sont estimées sur la base des observations et essais menés depuis la galerie parallèle au PM 1220.Porosité de 20% applicable sur la moitié des roches rencontrées.

High Performance Grout : zone à traiter de 310 ml environE/C = 2 coulis de densité 1.3 =>

•ciment CPA 52.5 : 1 350 tonnes•grout-aid : 670 tonnes•SP40 : 40 tonnes

Soit 6 640 Kg/ml (hors ciment)

Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S


La congélationD

ocum

ents

péd

agog

ique

s in

tern

es a

u M

astè

re T

OS


Doc

umen

ts p

édag

ogiq

ues

inte

rnes

au

Mas

tère

TO

S