Problématique des nouvelles lignes de métro souterraines

Problématique des nouvelles lignes de métro souterraines pour le projet

« Grand Paris »

4 avril 2013

1- Le Projet Grand Paris2- Principes d’insertion du Projet Grand Paris3- Recensement des contraintes liées à la géologie4- Impacts potentiels sur l’insertion du projet5- Importance des reconnaissances géotechniques

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1 - Le Projet du Grand Paris

“Le Grand Paris est un projet urbain, social et économique (…) Ce projet

s'appuie sur la création d'un réseau de transport public de voyageurs…”

(article 1 de la loi du 3 juin 2010)

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1- Le Projet Grand Paris

Les missions et compétences de la Société du Grand Paris

• Le statut d’EPIC,

• Une mission principale : « concevoir et d'élaborer le schéma d'ensemble et les projets d'infrastructures composant le réseau de transport public du Grand Paris et d'en assurer la réalisation » - > MAITRISE D OUVRAGE,

• Assister le représentant de l'Etat dans la région pour la préparation et la mise en cohérence des CDT,

• Conduire des opérations d'aménagement ou de construction dans le périmètre d’un CDT (rayon de 400m autour des gares nouvelles).

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1- Le Projet Grand Paris

Les caractéristiques du réseau:

• 166 kilomètres, 57 gares,

• Des correspondances avec les lignes existantes (tram, métro, transilien, RER…),

• Connexion avec les aéroports de Roissy-Charles de Gaulle, le Bourget et Orly,

• Connexion avec les gares TGV,

• Des trains d’environ 1000 voyageurs en capacité maximale; une capacité adaptée sur la ligne verte,

• Une vitesse commerciale élevée, jusqu’à 65 km/h et 110 km/h de vitesse de pointe,

• Un intervalle entre trains réduit, jusqu’à 85 secondes entre 2 rames.

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2- Principes d’insertion du projet Grand Paris

Comment le réseau a-t-il été inséré?

• Relier les correspondances existantes ,

• Respecter les règles de tracé de voie,

• « Passer » entre les réseaux existants,

• Prendre en compte les infrastructures existantes,

• Prendre en compte les contraintes liées à la géologie, l’hydrogéologie.

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• « Passer » entre les réseaux existants :

Il s’agit des réseaux dits « non déviables » que constituent les grands réseaux tels que Trapil, SIAAP, CPCU, certaines alimentations gaz et électricité.

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• Prendre en compte les infrastructures existantes:

Il s’agit des ouvrages enterrés tels que les parkings, les sous-sols des immeubles, les fondations, etc…

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• Prendre en compte les infrastructures existantes:

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3- Recensement des contraintes liées à la géologie

Risques géologiques et hydrogéologiques majeurs sur le tracé du Grand Paris

� Risques Gonflement – Retrait des Argiles (Argiles Vertes et Argiles Plastiques),

� Risques liés au creusement au tunnelier dans les Sables de Fontainebleau hors nappe,

� Risques liés aux nappes captives,

� Risques liés aux dissolutions de gypse,

� Risques liés aux exploitations de matériaux (Sables de Fontainebleau, Gypse, Calcaire Grossier, Craie, Alluvions de la Marne et de la Seine, Argile à Meulière).

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� Risques Gonflement – Retrait des Argiles:

Nature géologique et caractéristiques des argiles vertes:

- Essentiellement argileuses, faciès carbonaté dans la partie inférieure (Marnes àCyrènes).

- Sensibilité élevée à l’eau : conséquence: très plastiques, très gonflantes.

Phénomène: En présence d’eau les argiles gonflent créant ainsi des pressions sous lesfondations du bâti (soulèvements) et lors de périodes sèches elles se rétractent,provoquant ainsi des tassements -> Bâti – Fondations.

Impacts sur Grand Paris:

- La pression de gonflement doit être prise en compte dans le dimensionnement desouvrages de génie civil, pouvant notamment engendrer des augmentationsd’épaisseur de radier.

- Lors de terrassements à ciel ouvert, des précautions particulières doivent être prises enfonction des conditions météorologiques (protection des fonds de fouille).

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� Risques liés au creusement au tunnelier dans les Sables de Fontainebleau hors nappe:

Nature géologique :

- Sable quartzeux fin, propre et pur (95 à 99 % de silice), très calibré,

- Localement présence d’argile,

- Grésification importante dans le tiers supérieur.

Phénomène et Impacts sur Grand Paris:

Les Sables de Fontainebleau hors nappe et sans cohésion posent des problèmes pourl’avancement du TBM même à pression de boue.

- Absence de cohésion et calibrage des grains -> difficulté de maintien de la stabilité dufront de taille,

- Du fait de la nature des grains et de leur compacité ->propagation des vibrations à desdistances importantes du front de taille,

- Absence de nappe et nature géologique des grains (silice) -> usure accrue des appareilsde coupe (molettes),

- Effets de dilatance (augmentation de volume sous contraintes de cisaillement).

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� Risques liés aux nappes captives:

Horizons concernés: Sables de Beauchamp, Sables de Cuise.

Phénomène et Impacts sur Grand Paris:

Les terrassements provoquent un déchargement au dessus de l’écran étanche mis sous pression par la nappe captive. Ce déchargement peut être tel que l’équilibre n’est plus assuré entrainant une rupture du fond de fouille, parfois relativement « explosive » lorsqu’une couche plus raide se situe immédiatement sous le fond de fouille.

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Couche 1

Couche 2

Couche 3

Couche 4

Couche 3 = horizon imperméable : écran étanche

H

hw Couche 2

Couche 3

Couche 4

h hw

Etat avant terrassement Etat avec terrassement

Pression exercée par le poids des terres > à la pression d’eau

Pression exercée par le poids des terres < à la pression d’eau



� Risques liés aux dissolutions de gypse:

Horizons concernés: Masses et Marnes du Gypse, Calcaire de Saint-Ouen, Sables de Beauchamp, Marnes et Caillasses.

Phénomène: circulation d’eau non saturée en SO4, provoquant ladissolution du gypse.

Origine des écoulements:

- Grands pompages industriels du 19ème siècle dans le centre de Pariset en Seine Saint-Denis durant environ un siècle : abaissement duniveau de la nappe phréatique pouvant atteindre 15 m →

circulation d’eau non saturée provoquant l’érosion gypseuse.

- Remontée du niveau général de la nappe phréatique à partir desannées 1970 (fin des grands travaux) → activation des processusde déstabilisation mécanique des fontis en formation.




Etat initial Dissolution – terrains surmontant peu résistants

Dissolution – terrains surmontant rigides

CSO

SB

MC

CSO

SB

MC

CSO

SB

MC

CSO

SB

MC

CSO

SB

MC

CSO

SB

MC

CSO

SB


Vide sous la Gare du Nord - 1975

� Risques liés aux exploitations de matériaux (Sables de Fontainebleau, Gypse, Calcaire Grossier, Craie, Alluvions de la Marne et de la Seine, Argile à Meulière):

Phénomène:

Ces exploitations contribuent à créer des phénomènes d’instabilité quiproviennent de deux sources principales:

1. Perturbations d’un sous-sol parfois en état d’équilibre précaire (carrièressouterraines non ou mal remblayées),

2. Dégradations des caractéristiques mécaniques des terrains de couverture.

La réalisation de travaux à proximité de telles zones apporte des facteurs déstabilisants:

- Perturbation du champ de contraintes (par effet de drainage, report de charges …)

- Effets vibratoires (excavation mécanisée).


� Risques liés aux exploitations de matériaux (Sables de Fontainebleau, Gypse, Calcaire Grossier, Craie, Alluvions de la Marne et de la Seine, Argile à Meulière):

Impacts sur Grand Paris:

• D’autant plus élevés que le bâti est sensible,

• Désordres variables allant de la simple fissuration à la destruction partielle voire totale.

�


�



4- Impacts potentiels sur l’insertion du projet

Couche 2

Couche 3

Couche 4

h1

hw

Pompages Bouchon étanche

Couche 4

h Hw-travaux

Puits de décompression

Bouchon étanche

Précaution 1 : l’horizon sous-jacent aux Sables deBeauchamp est l’horizon des Marnes et Caillassescontenant du gypse antéludien. Des pompages dans cethorizon sont possibles, seulement et seulement si lanappe est saturée en SO4 et que le cône de dépressioncrée par le pompage n’appelle pas des nappes nonsaturées -> activation du phénomène de dissolution

Précaution 2: l’horizon des Sables de Beauchamp, bienque sableux en partie, contient une fraction fineimportante, lui conférant une perméabilité faible. Letraitement par injections n’est pas une méthode fiable,ce qui privilégie des techniques d’amélioration de terrainpar incorporation d’éléments de rigidification (jet-grouting, injections solides, inclusions rigides...)

Couche 2

Couche 3


� Adapter le tracé en plan -> éviter au maximum les zones de dissolution,

� Traiter les zones avant le passage du tunnelier,

� Réaliser des reconnaissances à l’avancement au front du tunnelier.


� Risques liés aux exploitations de matériaux (carrières)

� Adapter le tracé en plan -> éviter au maximum les zones de carrières:


Créteil Echat


� Adapter le tracé en profil -> passer sous les zones de carrières:



� Traiter les zones avant la réalisation des infrastructures:



� Traiter les zones avant la réalisation des infrastructures:


Précautions indispensables:

Recherches bibliographiques:

- Par consultation des informations disponibles : IGC à Paris + départements limitrophes 92,93,94 et à Versailles + départements 78,91,95,

- Des cartes géologiques, des bases de données publiques.

Investigations géotechniques:

- Reconnaissances in-situ: carottés, forages destructifs, essais mécaniques,

- Reconnaissances sur échantillons (essais de laboratoire),

- Suivi et caractérisation des nappes phréatiques en présence,

- Les reconnaissances sont approfondies sur les zones à risques, le maillage se resserrant au fur et à mesure de l’avancée des études (NF P 94-500).

5- Importance des reconnaissances géotechniques

Les reconnaissances pour la phase G11 ont compris:

- 332 Sondages carottés,

- 248 Sondages avec essais pressiométriques,

- 17 sondages destructifs,

- 5 SPT,

- 371 Piézomètres,

- 1109 Échantillons pour essais de laboratoire.

Soit environ:

- Un sondage en interstation tous les 300 m,

- 5 sondages par gare,

- Profondeur des sondages en moyenne 40 m (allant de 25 à 95 m).


Les reconnaissances pour la phase G12 à venir:

- Un sondage en interstation tous les 150 à 200 m pour les zones courantes,

- 8 - 10 sondages par gare,

- 2 sondages par ouvrage annexe,

- Des essais de pompages pour les gares situées dans des contextes hydrogéologiques complexes,

- Des diagraphies dans les zones de gypse,

- Des essais in-situ plus complexes: pressiomètres cycliques, essais au dilatomètre.


Le but de ces reconnaissances est d’établir:

- Un modèle géologique, hydrogéologique et géotechnique recensant l’ensemble des contraintes, afin de pouvoir insérer au mieux le projet souterrain,

- Fournir les caractéristiques géotechniques de chaque sous-ensemble homogène,

- Identifier les zones particulières, et les caractériser.

A partir de ces informations:

- Insérer au mieux le projet dans le contexte géologique, hydrogéologique et géotechnique,

- Mettre en place les méthodes constructives adaptées,

- MAITRISE DES RISQUES


Documents

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