MÉTHODE D'EXÉCUTION RETENUEPOUR LA TRAVERSÉE DU TRIAS ARGILEUX

MÉTHODE D'EXÉCUTION RETENUEPOUR LA TRAVERSÉE DU TRIASARGILEUX

Lors de la traversée du Trias argileuxsur 47 m par la galerie de reconnais-sance (section 10 ms), des déforma-tions importantes ont été observées(convergence de 1 à 10 cm) avec unaccroissement dans le temps surtoutpour les zones avec soutènement peuefficace.Pour le tunnel de 16 m d'ouverture, uneexcavation en section divisée avecgaleries de culée était prévue afin deréduire les déformations ultérieures dela voûte (assise assurée dès son exécu-tion). Pour éviter les excavations enpetite section sur un faible linéaire(SO m sur 1.540 m de tunnel), et ainsioptimiser l'utilisation des moyens et ledélai d'exécution, l'excavation a étéréalisée par demi-section après ren-forcements préalables du terrain :voûte parapluie (tubes en acier de 1S et18 m de longueur) assurant un soutè-nement du terrain en avant du iront detaille), micropieux (tubes en acier de10 m de longueur) améliorant l'assisede la voûte et associés à un boulon-nage en naissance (HA 32 de 8 m delongueur). Une contre-voûte provisoireen demi-section supérieure et unradier incurvé ont assuré un meilleurconfinement en paroi d'excavation.Pour la justification des soutènements,un calage des paramètres géoméca-niques (module de déformation, cohé-sion pour un angle de frottement fixéà 20*) a été réalisé sur les déforma-tions observées en galerie de recon-naissance par la méthode de calculconvergence-confinement Cette mé-thode appliquée au tunnel a permisd'évaluer la pression d'équilibre initialterrain-soutènementintroduite dans unmodèle de calcul type barres-nosuds-ressorts. Les soutènements ont com-porté, outre les renforcements préala-bles, des cintres HEB 200 tous lesmètres avec 25 cm de béton projeté etdes boulons HA 32 de 6 m en piédroitLes convergences ont atteint 4à8cmen naissance et 0,3 à 4 cm en piédroitPour ce tronçon de 50m, le délai d'exé-cution, long par suite de l'enchaîne-ment de nombreuses phases, a été dequatre mois à trois postes pour lademi-section supérieure et trois mois àdeux postes pour la demi-section infé-rieure.

I - CONTEXTE GÉOTECHNIQUEDU TRIAS ARGILEUX

Le tunnel devait traverser le facièsargUo-gréseux du Trias sur une lon-gueur de 47 m environ (PM Sud 497 à544). En effet, ce Trias est injecté sousle compartiment jurassique chevau-chant vers le Sud l'avant-pays Crétacé.Il a été reconnu par la galerie dereconnaissance du PM 497 au PM 538(fin de la galerie) par le rameau d'es-sai et par un sondage horizontal de160 m). Le contact avec le Crétacéfracturé rnamo-calcaire se fait selonune faille inverse oblique par rapportà la galerie (N 40° E - 65e E pour letunnel oriente Nord-Sud). Le Trias a unfaciès très hétérogène (voir figure 6.1)dont la structure litée est perturbéepar la présence de deux schistositéset de décrochements. Il se présentesous la forme d'une argile noire trèsplastique à facettes lustrées avec ni-veaux de lignite pure décimétriquesou d'une formation hétérogène consti-tuée de niveaux gréseux stratifiés ouen amandes et d'argiles tendres.D'un point de vue hydrogéologique, leTrias argileux n'est le siège d'aucunevenue d'eau : par contre, les sondagesréalisés depuis la galerie ont rencon-tré à l'entrée dans le Jurassique desdébits conséquents.D'un point de vue comportement,l'exécution de la galerie de reconnais-sance, de section en fer à cheval de10 m2 environ, a mis en évidence desdéformations du Trias argileux assezimportantes en l'absence de soutè-nement efficace avec forte évolutionde la zone plastique dans le temps. Auniveau des piédroits, les convergen-ces mesurées étaient comprises entre1 et 10 cm, leur évolution ne s'arrêtantqu'après mise en place d'un soutène-ment efficace. Ainsi, la zone du massifautour de l'excavation soumise à desdéformations plastiques a cru dansle temps, phénomène mettant en évi-dence l'importance d'une mise enœuvre rapide d'un soutènement effi-cace afin d'éviter une dégradationprogressive des caractéristiques mé-caniques consécutive à des déforma-tions. En outre les déformations etmesures de pression de contact sou-tènement-terrain ont mis en évidenceune anisotropie de comportement, lesoutènement étant plus sollicité côté

EXCAVATION METHOD ADOPTEDFOË CROSSNGTHE ARGILACEOUS TMASS1C

During thé crossing ofthe argilaceousTriassic overa distance o!47m by tiieexploratory gallery (10 m* section),major déformations were observed(convergence from 1 to 10 cm) increa-sing with time, especiaMy for zones notvery eiectively supported.For thé tunnel of 16 m opening, a cffw-ded section excavation with abutmentgalleries was provided in orefer toreduce thé subséquent déformationsofthe roof (supported when executed).To avoid small section excavationsovera short linear distance (SOm over1540 m of tunnel) and to optimize théuse of resources and thé exécutiontime, thé excavation was carried outinhalf-sections atterprior reinforcementofthe ground: umbrella roofarch (steeltubes 1S and 18m long) supporting théground ahead of thé working face,micropUes (steel tubes 10 m long)improving thé stabiMty ofthe arch andassociated witfi springing-line bolting(HA 32 of8 m length). A provisionalcounter-arch in thé upper half-sectionand a curved floor provided betterconfinement in th& excavation wall.For thé design ofthe supports, a corré-lation of geomechanical parameters(déformation modutus, cohésion forafriction angle set at 20°) was carriedout on thé déformations observed inthé exploratory gallery using théconvergence-confinement calculationmethod. This method, applied to thétunnel, madeit possible to evaluate théinitial ground-support equilibriumpressure introducedin a design calcu-lation mode! of thé bar-node-springtype. The supports included, in addi-tion to prier reinforcement, HEB 200centres every mètre with 23cm ofshot-creteandHA32boltsof6m on thesidewatts.The convergence reached 4 to8cm onthespringinglineandO,Sto4cmonthes/de walls. For mis section ofSO m, théexécution time, wMch was long owingto thé séquence ofmany phases, wasfour months on a three-shift basisfor thé upper half-section and threemonths on a two-shift basis for thélower half-section.

TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992 109

PROFIL EN LONG DE LA TRAVERSEE DU TRIAS ARGILEUX

CS • Crétacé' sain - Marno - calcaires sainsCSF : Crétacé' fractureCSB = Cre'tace' sup. broyé breWiqueTB - Triât broyé' . Brèche de dolamies à liant argileux noirJB = Jurassique broyé - Contact avec le Trias

TA = Trias argileux _ Argiles S lionites noiresTG= Trias gre'seux - Grès tendres gris avec

niveaux argileux noirsIL* Infralias _ Oolomîes blanches en plaquettes

et argiles vertesJOI = Jurassique dotomitique Inf. Doiomies

marrons à facie's critalltn

Ouest que côté Est (rupture poten-tielle selon le plan de schistosité).

2. ADAPTATIONS POURLA MÉTHODE D'EXÉCUTION

2.1. MÉTHODE PRÉVUE AU MARCHÉ

Compte tenu de la grande ouverturedu tunnel à réaliser (plus de 16 mau terrassement) et du comportementplastique du terrain pouvant engen-drer des efforts importants sur les sou-tènements, il était prévu une méthoded'exécution traditionnelle avec deuxgaleries de culées destinées à servird'assise à la voûte future (voir fi-gure 6.2) et limiter ainsi le risque dedéformation ultérieure. Le phasaged'exécution était donc le suivant :- terrassement des galeries de culéesavec soutènement par cintres lourds,- bétonnage des culées,- terrassement de la voûte par travéede 0,6 à 1 m de largeur avec soutène-ment par cintre lourd HEB 200 et

coque en béton projeté de 17 cmd'épaisseur remplacée par un bétonde blocage et plaques de blindage enintrados de cintre pour les zones deterrain impropres au béton projeté,- terrassement du stross,- terrassement du radier suivi de prèspar son bétonnage par plots à l'avan-cement.

2.2. ADAPTATIONS RECHERCHÉES

Au stade de l'étude d'exécution, desadaptations ont été recherchées car laméthode initialement prévue présen-tait plusieurs inconvénients :- changement de la nature et du pha-sage des chantiers élémentaires, cequi implique une réorganisation etune réadaptation des équipes qui ris-quent de n'atteindre la cadence d'a-vancement optimale qu'à la fin dutronçon,- difficulté de terrassement en petitesection avec des terrains très hété-rogènes pouvant être localement très

CINTRE HEB 200Bipartition longitudinal» 0.60 à lOOm

Béton (te btocogatyp« 1 Plaques de blindage

SoutKXraint IYP« 2 BAon nroj«U «p= moyaine 017Tr.lllli «n<K05«ISOil9O

Fia. 6.2 COUPE TYPE S + PHASAGE D'EXCAVATION

durs, nécessitant des engins spéciauxpour réaliser seulement 50 m des1.540 m du tunnel,- décompression supplémentaire àcelé provoquée par la galerie dereconnaissance lors de l'exécutiondes galeries de culées, avant le terras-sement en grand de l'ouvrage et délaid'exécution allongé, ce qui peut re-présenter un inconvénient majeurpour un terrain à comportement plas-tique où le fluage croît avec lesconcentrations de contraintes autourdes excavations et les délais d'ouver-ture,- terrassement de la demi-section su-périeure sans protection en avant dufront de taille alors que sa hauteur estvoisine de 7 m et son ouverture de17m.Devant ces problèmes, il est apparuintéressant de rechercher une métho-de d'exécution compatible avec lematériel couramment utilisé, permet-tant de limiter la décompression et lesdéformations plastiques du massif etd'assurer une bonne efficacité dessoutènements mis en œuvre le plus tôtpossible.

2.3. MÉTHODE RETENUE

La section type retenue (figure 6.3)s'inspire de celle prévue pour leszones médiocres de Crétacé (figure6.4), en prévoyant des adaptationspermettant de mieux atteindre les ob-jectifs définis précédemment, à savoir:- la limitation de la décompression dumassif environnant en assurant à l'a-vancement un soutènement immédiaten voûte en avant du front de taille, cequi est très positif en terrain hétéro-gène et fracturé où les risques dedécollement de bancs ou chute dedièdres sont réels,- la réduction du nombre de phasesd'excavation pour limiter l'accumula-tion des zones de décompression iné-vitables et améliorer la rapidité d'exé-cution, le facteur temps d'ouvertureayant une grande influence sur ledegré de dégradation des caractéris-tiques géomécaniques du massif,- l'efficacité immédiate et définitivedes soutènements en évitant lors desdiverses phases d'exécution les re-ports de charges qui induisent tou-jours des déformations supplémen-taires.Le phasage d'exécution prévu (se re-porter à la figure 6.5) est le suivant :- Exécution en front de taille, avantpénétation dans le Trias argileux,d'une première voûte-parapluie pourune longueur efficace de 12 m deterrassement. Elle est constituée par15 tubes pétroliers <f> 88,9 mm épais-seur 10 mm de 15 et 18 m de longueuralternativement, implantés tous les0,8 m, en pourtour central de la future

110 TUNNEI5 ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992

Détail du premier plotde la voûte parapluie.

excavation Ils frettent le terrain enavant du front et constituent un soutè-nement avant excavation permettantle report des efforts de la zone encours d'excavation sur le soutènementdéjà posé Leur longueur permet deconserver en fin de creusement dutronçon de 12 m un frettage suffisantdu terrain en avant du front de tailleavant la réalisation de la voûte-para-pluie suivante pour la réaliser, les troisderniers cintres du plot précédentsont calés 30 cm environ plus haut- Terrassement de la demi-section su-périeure par travée de 1 m, avec miseen place d'un cintre HEB 200 (nuanceE 360) et d'une coque de 25 cm enbéton projeté armé d'un treillis soudéP400 Le cintre présente une oreilleassurant dès le départ une assise surune largeur de 1,2 m- Exécution, avec un décalage d'une àdeux travées, de deux files de micro-pieux <j> 108 mm épaisseur 14,2 mm de10 m de longueur implantés entre lescintres en assise, et d'un boulon HA 32de 8 m à chaque naissance entre lescintres ns sont destinés à assurer uneassise définitive aux cintres en limitantles déformations du massif lors desphases d'exécution suivantes :- Bétonnage d'une longrine de piedde cintre, avec un décalage de 3 à4 travées au maximum, assurant uneliaison efficace entre le soutènement,les micropieux et les boulons.- Exécution en radier d'une contre-voûte provisoire par tronçon de 4 mde longueur, pour assurer un meilleurblocage du massif autour de l'excava-tion.- Exécution d'une nouvelle voûte-parapluie après 12 m de terrassement- Pour l'exécution ultérieure de lademi-section inférieure, terrassement

Fig. 6.5 - Foraùon de la voûte parapluie.

Voûte parapluie tubes L=I5 et 18m 088.9 e'p. = IOmmentraxe = 0.8 m

SOUTENEMENT - Béton projeté ëp= 0.25m———————— Treillis soudé

Cintre HEB 200repartition longitudinale : I m

Boulons HA 32 L=8mRI = 7.20RA=8.15

repartition longitudinale : Im

Limite supérieure duSTROBoulons HA 32 L=6m

Voûte inverséeprovisoire _ -

repartition longitudinale:Im

Limite inférieuredu STROSS

Micropieux L=IOm tubes 0108 mmre'partition longitudinale Im pourchaque inclinaison

Rg.6.3 - SECTION TYPE RETENUE POUR LE TRIAS ARGILEUX^

CINTRE HEB ZOO Rlpalitlon Bâton àe Bocaget typa l Ptaqim de bllndaça

Souîànamont type 2 Béton projste sp* moyenne 0 17TreUll! «ou* 05dlSO X 130

8HABE5 L = 400mSeal las sur toute jo îsnpasur

R8 64 SECTIOM TYPE F POUR LE CRETACE BRECHIOUE BROYE OU MARNEUX

sur toute la largeur par tronc on de 3 mjusqu'à la base des piédroits avec pro-longement du soutènement (cintre etcoque en béton projeté) renforcé pardes boulons HA 32 de 6 m de lon-gueur. La contre-voûte définitive estréalisée en suivant par plots de 5,5 m.A l'exécution, l'enchaînement réel desphases est à adapter au comporte-ment du massif soutenu : ainsi une ana-lyse rapide des résultats de l'ausculta-tion est primordiale dans la conduitedu chantier.

3. DIMENSIONNEMENTDES SOUTÈNEMENTS

3.1. MÉTHODOLOGIE DE CALCUL

Pour le dimensionnement des soutè-nements, la méthodologie suivante aété utilisée •- calage des paramètres géotechrà-ques, à priori mal connus par essaisdirects in-situ ou en laboratoire, surles constatations faites au niveau dela galerie de reconnaissance (con-vergences mesurées principalement)par utilisation de la méthode conver-gence-confinement,- détermination de la pression moyen-ne de contact terrain-soutènement parla méthode convergence-confinementappliquée à la section complète dutunnel,- vérification des soutènements pre-mière phase pour la demi-section su-périeure et la pleine section, des sou-tènements deuxième phase pour lapleine section à l'aide d'un logiciel

de calcul type barres-nœuds-ressortsprenant en compte l'interaction sol-structure. Les charges initiales appli-quées sont celles déduites des calculsconvergence-confinement avec intro-duction d'une anisotropie dans lescontraintes (coefficient de pousséedes terres au repos K0^ 1, dissymétrieé ventuelle). Avec le même logiciel, il aété calculé la charge maximale pou-vant être reprise provisoirement àl'avancement par les tubes de lavoûte-parapluie.

3.2. CALAGE DESPARAMÈTRES GÉOTECHNIQUES

L'étude paramétrique a été limitée auxcaractéristiques intrinsèques moyen-nes du massif triasique argileux, etplus particulièrement à la cohésion.Les paramètres suivants ont été rete-nus-7 = 23kN/m3 7 = 0,3 E0 = 300MPa

K0 = 1 - a (dilatance) = 10 = 20° C = 0,1/0,3/0,5 MPacouverture de terrain de 200 m - rayond'excavation r 1 = 1,25 mLes courbes de demande de soutè-nement pour la galerie de reconnais-sance sont reportées sur la figure 6.6avec l'hypothèse d'un comportementélastoplastique parfait du terrain Lamesure initiale des convergences re-latives dans la galerie de situait prèsdu front de taille, soit pour un coeffi-cient de déconfinement A voisin de0,65 d'où l'échelle des convergencesrelatives mesurables selon un diamè-treL'offre de soutènement, représentéepar une coque fermée de 10 cm de

Rg 6 6 - DEMANDES DE SOUTENEMENT POUR LA SAlERiE DERECONNAISSANCE

(5 (MPA)

Demande de soutènementGALERIE RsIZSm

Offre de soutènementOOcm béton projeté}

CONVERGENCE RELATIVE SELON UN DIAMETRE MESUR,

béton projeté mise en œuvre parpasse de 1 m est reportée sur la fi-gure 6.7 dans l'hypothèse d'un rôleactif à 2 m du front de taille et pourdeux valeurs extrêmes du module dubéton projeté : 1.000 MPa et 10.000 MPa.Les convergences mesurables, selonles hypothèses, sont comprises entre 9et plus de 18 cm. Sur site, il a étéobservé des ruptures de coque en radier(action combinée de circulation de lamachine à attaque ponctuelle et de lapoussée du terrain), ce qui a réduit laraideur du soutènement donc accru laconvergence mesurée.Or les convergences mesurées ontété comprises entre 1 et 9 cm. Cesobservations incitent à retenir la va-leur C = 0,5 MPa (convergence prévi-sible de 9 à 10 cm).En complément, l'estimation du rayonTU de la zone plastique autour dela galerie conduit aux valeurs —suivantes :

pour C = 0,5 MPa 2 à 2,6pour C = 0,3 MPa 2,7 à 4,1pour C = 0,1 MPa 4,5 à 10,6

alors que les mesures réalisées parextensomètres de forages donnent 2,2à 3,4.En conclusion, il a été retenu la valeurC = 0,5 MPa pour les calculs des sou-tènements.Le fluage du terrain dans le temps aété pris en compte sous l'aspect demodules de déformation différés EI à6 mois et E2à 100 ans. Leur estimation aété basée sur les courbes de fluagedes cordes de convergences. Ainsi,en retenant une loi logarithmique pourle fluage, il a été obtenu :E! = 250MPa E2=200MPa

3.3. VÉRmCATIOKDES SOUTENEMENTS

3.3.1. Estimation des pressionsde contact terrain-soutènementLa méthode convergence-confine-ment appliquée au tunnel dont lerayon moyen est voisin de 8 m conduit

Flg 67 DEMANDES ET OFFRES DE SOUTENEMENT POUR LE TUNNEL

09 OS.

Offre as soutènementHE8 2OO e=I004ZQcm

Betcn Projeté_

VOOO<OT)=056MPo'g (S™is! = 036 MPaV (court terme) = 0.23MPo

(cm)

112 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992

aux courbes de demandes et offres desoutènement de la figure 6.7.La pression de contact terrain-soutè-nement pe peut donc être prise égaleaux valeurs suivantes :- soutènement première phaseà court terme pe = 0,2 MPaà moyen terme pe = 0,36 MPa- soutènement première et deuxièmephaseà long terme pe = 0,56 MPa

3.3.2. Vérification de la demi-sectionsupérieure

Le logiciel utilisé est Tango (CACT).Le soutènement est modélisé commeune structure composée de nœuds etde barres s'appuyant sur le terrainpar l'intermédiaire d'appuis élastiques(ressorts). Pour les chargement symé-triques, un demi-modèle est utilisé :par contre, dans le cas de charge-ments dissymétriques (voir figure 6.8),un modèle complet doit être utilise.Les boulons ont été modélisés soit pardes forces ponctuelles s'exerçant auxnœuds (240 kN pour des HA 32), soitpar un blocage du déplacement desnœuds correspondants. Les ressortsne sont pris en compte que lorsque ledéplacement du soutènement se faiten direction du massif. En fait, par ana-logie avec la méthode convergence-confinement, il aurait pu être pris encompte des ressorts travaillant dansles deux sens à condition de prendrecomme chargement initial la contrain-te radiale correspondant à la pose dusoutènement (point de départ de ladroite offre de soutènement) : en effet,un déplacement vers le massif mobi-lise une réaction et un déplacement ensens inverse permet une diminutionde la contrainte radiale. Les micro-pieux ont été modélisés soit par desressorts, soit par des barres avec l'ex-trémité côté massif fixe.Pour la demi-section supérieure, lechargement a été pris symétrique avecune contrainte verticale pv = 0,2 MPaet une contrainte horizontale ph= Kopv= 0,66 pv. Les calculs ont été faits soitsans contre-voûte provisoire, soit aveccontre-voûte provisoire et avec ousans boulon HA 32 (240 kN) en nais-sance. A titre de paramétrage, un cal-cul a été effectué avec un chargementdouble.Les résultats des calculs sont reportésdans le tableau L Pour le chargementnormal, les efforts dans le soutène-ment primaire restent admissibles. Lesefforts dans les micropieux restentinférieurs à 700 kN. Les résultats nesont pas très différents avec ou sansboulon ou contre-voûte provisoire.Pour le cas de charge extrême, lesefforts dans le soutènement devien-nent localement limités.

Rg.6.8 MODELE COMPLET DE CAUCUL POUR LES CHARGEMENTSDISSYMETRIQUES

,30T/mZ

TOT/mz

6.6 r/a?

19.8 T/ra?

TABLEAU 1RÉSULTATS DES CALCULS DE LA DEMI-SECTION SUPÉRIEURE

Cas do calculs

Défor-mationsen mm

EffortsenkN

Con-traintesmaxien MPa

Clé de voûte VAppui voûte V

UClé contre-voûte V

Clé de voûte NAppui voûte Rrepris par 2 micropieuxClé contre-voûte N

Voûte cintre (<270)Voûte béton (<15)Contre-béton (<15JVoûte section acier

TS en cm2

Contre-voûtePï = 0,2MPa

Avecboulon

14,03,91,90,2

149817011445224

159882,8

Sansboulon

7,75,01,80,3

151315241295284

168,08,1

11,04,0

Sanscontre-voûteavec boulon

13,04,21,9/

150117221463

/

161,08,1//

Contre-Voûteboulon

Pv = 0,4

28,07,83,70,5

299634022891449

317,016,012,16,0

3.3.3. Vérification en pleine sectiondu soutènement première phase

Plusieurs cas de charge ont été envi-sagés (voir tableau 2) :- chargement symétrique avec pv —0,2 MPa et ph=0,66 pv. Les calculs ontété faits avec ou sans boulons en pié-droit. Pour que les sollicitations soientadmissibles en piédroit, la présencedes boulons est nécessaire (sinon,tractions dans le béton projeté néces-sitant 5,3 cm3 d'acier) ;- chargement symétrique à moyenterme avec pv = 0,36 MPa et ph =0,66 pv. Ce calcul est destiné à prendreen compte le fait que le soutènementdeuxième phase est bétonné entre 5

et 9 mois après l'excavation de lademi-section supérieure et 3 moisaprès l'excavation de la demi-sectioninférieure. Il est donc pris encompte un fluage partiel du terrain(module Ej). Les sollicitations sontadmissibles pour le soutènement, enparticulier l'effort par micropieu est de1.112 kN pour une charge admissiblede 1.757 kN (75 % de la limite élastiquegarantie, ouvrage provisoire), l'efforttransmis au terrain étant de 111 kN/mlsoit un frottement latéral unitaire de0,24 MPa admissible pour ce type deterrain ;- chargement dissymétrique (voir fi-gure 6.8) pouvant résulter de la strati-fication du massif. Les sollicitationssont admissibles pour le soutènement.

TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992 113

TABLEAU 2RÉSULTATS DES CALCULS DE LA SECTION COMPLETE EN SOUTÈNEMENT

PREMIÈRE PHASE

Coi de calculs

Déformationsen mm

EffortenkN

ContraintesmaxienMPa

Clé de voûte VAppui voûte VAppui voûte UPiédroit UClé contre radier V

Clé de voûte NAppui voûte Rrepris par 2 micropieuxBoulon naissanceBoulon supérieurBoulon inférieurClé contre radier N

Voûte cintre (<270)Voûte béton (<15)Piédroit cintre (<270jPiédroit béton (<15)Contre-radier béton (<1 5)

Court terme Pv = 0,2 MPasymétrique ditsymétiquo

Avec boulonen piédroit

16,02,21,20,00,4

149315601326240158135496,0

154,07,4

50,02,8

12,5

Sans boulonen piédroit

16,01,90,8

11,20,5

149613201122240

//

647,0

152,06,8

138,014,214,2

Avec boulonen piédroit

v=0,9/U=8,32,00,80,0

v=0,5/U=l,7

17581390/15661182/1331

30/240187/67212/3649

202,0202,0113,0

5,48,0

Moyen termePv= 0,36 MPa

24,03,91,60,70/7

269526182225

37240240907

286,0286,0101,0

4,89,7

3.3.4. Vérification du soutènementdeuxième phase

fl a été vérifié pour une sollicitationdissymétrique équivalente à celleprise en compte pour le soutènementpremière phase (la pression addition-nelle d'équilibre entre le moyen termeet le long terme est alors supposéereprise entièrement par le soutène-ment deuxième phase)Un ferraillage du béton coffré est alorsnécessaire D comporte •- en rein de voûte côté extrados =4 HA 20 par mètre de tunnel- en piédroit = 4 HA 25 en extradoset 4 HA 16 en intrados- en naissance du radier contre-voûté= 4 HA 25 en extrados

4. DÉROULEMENT DESTRAVAUX - ADAPTATIONDE LA METHODELors de la réalisation des travaux, laméthode a été adaptée aux terrainseffectivement rencontrés.Le suivi des déformations du soutè-nement et du terrain environnant a étéassuré en continu. Sur la base desrésultats rassurants obtenus, des modi-fications de phasage ont pu être adop-tées, en particulier au niveau du strosset des voûtes inversées.

4.1. EXCAVATION - SOUTÈNEMENT

4.1.1. Demi-section supérieureCompte tenu de l'ubiquité du contact

Crétacé/Trias et de la taille de l'ex-cavation, le point de démarrage de lasection G' a été légèrement décalépar rapport aux prévisions, et fixé auPM 493.A partir de ce point, les quatre voûtesparapluies ont été réalisées confor-mément aux prévisions, tous les 12 md'excavation, aux PM. 490, 502, 514 et526 (voir figure 6.9).Après une période d'adaptation dumatériel de quinze jours, chaque voûteparapluie a été exécutée, en rencon-trant des terrains très hétérogènes, surune délai d'environ une semaineCes travaux ont assuré une bonne sta-bilité d'ensemble du front de taille .seuls quelques petits éboulements ontété observes, beaucoup moins impor-

Foration de micro-pieux. Détail des têtes de micro-pieux.

114 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992

Fig. 6.9 Trias section G' = Soutènement /Auscultation

Sections d'auscultationB A A B A1(496) 1(501) 1(511) 1(521) 1(531)

Voûtes parapluies : 4U tubas de 15 et 18 ml

CD __© © ©

1(551)

PM49O

Section A :Convergences relatives

Section B :1 Convergences absolues2 Convergences relatives3 Nivellement des appuis de cintres4 Cordes vibrantes

> 1/2 section supérieure

502 514 526 540 }st

Sur chaque ligne d'appui i 2 micropieux de 10 mlpar mètre de galerie.

12.00 I2.OO I2.OO I4.OO

Mode de réalisation

00000r

O ^O

Voûte parapluie

oo(2)1/2 sec. sup. :

Excavation/Soutènement (cintre HEB ZOO+ be'ton projeté' arme' * boulons 8ml)

I Stross , Excavation /Soutènement(cintre HEB 200 + béton projeté' arme'

+ boulons 6 ml ï

Micropieux, voûte inversée provisoire

Voûte inversée(be'ton arme' + drains)

Etanche'lte' extrados + be'ton arme'

tants que ceux survenus dans le Cré-tacé, non excavé à l'abri de ce dispo-sitif, et qui présentait des terrainsréputés plus stables.A l'abri de ces voûtes parapluies,l'abattage a été réalisé au moyen depelles sur chenilles de 45 et 28 tonneséquipées respectivement de brise-roches hydrauliques (B.RH.) de 3.200et 2.000 kg.Les cintres HEB 200 ont été mis enplace au moyen de la pelle, grâce àune adaptation du B.RH. Es ont été dis-posés tous les mètres au fur et àmesure de l'avancement et de la réa-lisation du béton projeté armé (cf.chap. 2.3).Après une période d'adaptation, lesmicropieux et longrines de liaison ontété réalisés tous les 4 m.L'apport de deux machines différentesa été rendu nécessaire pour assurer lacadence d'exécution et un bon posi-tionnement des micropieux de 10 mentre les cintres (espace libre : 0,8 m).La voûte inversée provisoire a étéexécutée par plots de 4 et 12 m, enfonction des résultats de convergenceobtenus (cf. chap. 4.2), adaptant au ter-rain rencontré les conditions de réali-sation initialement prévues dans le

dimensionnement (cf. chap. 2.3 etplanning fig. 6.10).L'ensemble de ces opérations a per-mis de réaliser la demi-section supé-rieure sur 50 m dans un délai de quatremois, de septembre à décembre 1990,soit quatre-vingts jours ouvrables àtrois postes.

La faible longueur de la section,l'enchaînement des tâches nombreu-ses et l'hétérogénéité des terrainsrencontrés, expliquent cette faible ca-dence, ces terrains difficiles ont toute-fois été traversés dans de bonnesconditions de sécurité.

I - CYCLE DE BASE : 24 h

EXCAVATION B.R.H. (1ml)POSE DE CINTRE

BETONNAGEMICROPIEUX

H - ENSEMBLE DE LA SECTION

DUREE (jours)VOUTES PARAPLUIESEXCAVATION / SOUTENEMENT

VOUTES INVERSEES PROVISOIRES

8H 8H 8H

M63

Fig. 6.10 SECTION G' - REALISATION DE LA 1/2 SECTION SUPERIEURE - PLANNING OBJECTIF

116 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS — N° 110 — MARS/AVRIL 1992

4.1.2. StrossPour assurer une bonne sécurité de lagalerie vis-à-vis du Trias sus-jacent etfaciliter la réalisation des voûtes in-versées de la section G', une zone detransition de 33 m a été réalisée envoûte inversée dans le crétacé marno-calcaire, en section type F.Les PM des voûtes inversées ont étécalés sur les PM des futurs plots durevêtement en béton, afin de ne pasinduire d'efforts parasites dans cesderniersLa section G' a ainsi été réalisée surcinq plots de 11 m, entre les PM 493et 548.Compte tenu des éléments rassurantsqui étaient fournis par les auscultationset des phasages de travaux sur lechantier, la méthode de réalisation ini-tialement prévue a subi des adapta-tions importantes •- réalisation du stross par demi-largeurpermettant de conserver un passagepour la bonne circulation des enginsde chantier.- avancement par plots comportantune excavation du B RH, la pose descintres, des boulons et la réalisation dubéton projeté armé Les plots ainsi trai-tés, d'une longueur de 4 m au départont été portés à 10 m au vu du boncomportement de la galerie,- réalisation de la voûte inversée parplots de 5,5 m ou bien 11 m, toujours enfonction du terrain rencontré et ce, 20 à50 m en arrière du strossL'ensemble de ces opérations a étéraélisé sur un délai de trois mois, àdeux postes de travail

4.2. AUSCULTATIONS

Les auscultations ont été réaliséesconjointement par le Maître d'Œuvre(convergences absolues) et par leGroupement d'Entreprises (convergen-ces relatives, nivellement des cintres)Les moyens utilisés par le Groupe-ment consistaient en.- un niveau de géomètre pour le suivides cintres Un tassement de quelquesmillimètres non préjudiciables étaitmis en évidence avant la réalisationde la longrine assurant le blocage despieds de cintre et un transfert des des-centes de charge sur les micropieux,- un extensomètre à ruban assurantune précision de quelques dixièmesde millimètre d'un maniement simple,adapté aux conditions du chantier, etsuffisamment précis au regard desdéformations observées qui vont de

TABLEAU 3MESURES DE CONVERGENCE EN MM

Terrain

TRIAS au-dessus

TRIAS

TRIAS où-dessous

Hors TRIAS

N°section

19

202122232425

26

27

PMSUD

491

495,5501,5512,8523531539

571

593,5

Convergence en naissanceaprès excavation

1/2 sup. 1/2 mf.

7

3,51320224,42

10

1

40

586077754036

33

18

Convergenceen piédroit

27

9187

36122

7

14

quelques millimètres à quelques di-zaines de millimètre (cf tableau 3)Les valeurs de convergences obser-vées sont notablement plus importan-tes que celles prévues, du fait desadaptations réalisées dans la métho-dologie d'excavationElles sont par contre tout à fait accep-tables au plan de la sécurité, et parrapport aux déformations qui étaient à

craindre suite aux résultats obtenusdans la galerie de reconnaissanceL'auscultation réalisée a permis des'assurer de la bonne adéquation dusoutènement mis en œuvre, afin devérifier que le chantier se déroulait entoute sécurité et d'adapter les métho-des d'exécution pour faciliter le dérou-lement des travaux dans cette zone deterrains difficiles

Voûte inversée définitive.

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