L’excavation du tunnel est inévitablement associée à la perte de sol, qui, à son tour, entraîne un mouvement du sol associé. Il est donc important de surveiller de près la perte de terrain lors du percement de tunnels dans les zones urbaines.
Excavation TBM en milieu urbain
Pour corréler l’avancement du TBM, site les mesures des conditions, topographiques et géotechniques sont d’une importance primordiale lors du percement de tunnels en milieu urbain.
Il existe plusieurs bases de données disponibles sur le marché pour corréler les données. L’un des logiciels les plus avancés est Terramove. La base de données a été utilisée pour surveiller de nombreux projets de métro, l’un des plus récents étant la Gold Line au Qatar. Nous stockons les données suivantes dans la base de données:
- Alignement Horizontal–Vertical
- Dessins
- Données de pré-Construction
- Données géologiques
- Fiches techniques géologiques
- Profils géologiques
- Forages
- Mesures de cibles d’enquête
- Cibles 3D
- Cibles de niveau
- Instruments géotechniques
- Piézomètres
- Inclinomètres
- Crackmètres
- Capteurs de force
- Jauges de contrainte
- Données de construction
- Avancement des travaux (excavation, gunite, pose de TBM etc.)
Le projet de métro Gold Line fait partie du projet ferroviaire intégré du Qatar qui est le projet d’infrastructure clé de la Vision nationale du Qatar 2030. Le métro de Doha sera l’un des systèmes de transport ferroviaire les plus avancés au monde lorsque la phase I sera opérationnelle d’ici la fin de 2019.
La ligne east-west Gold (Historique) est la plus grande ligne du projet et s’étend de Ras Abu Aboud à l’est, traverse la gare principale de Msheireb et atteint Sport City à l’ouest (près de la zone Aspire). Il se compose de tunnels jumeaux d’une longueur approximative de 16 km, avec dix stations de métro à savoir Ras Abu Aboud, Musée national du Qatar, Souq Waqif, Bin Mahmoud, Al Sadd, Joaan, Al Sudan, Al Waab, Sport City et Al Aziziyah.
Six TBM ont été déployés pour effectuer ~ 32 km de tunnel à une profondeur moyenne de 20 m sous le sol. 24 Passages transversaux et une issue de secours ont également été construits dans le cadre du projet.
Vous êtes-vous déjà demandé comment les souterrains du tunnel sont construits et comment le tunnel de base du Saint-Gothard aurait pu être creusé ?
Dans cet article, nous allons parler de:
- Qu’est-ce qu’un tunnelier ?
- Quels sont les principaux types de SGBD ?
- Méthode de blindage Micro-tunnel
- Comment fonctionne un TBM?
- Étapes de construction du TBM
- Avantages de l’utilisation d’un Tunnelier
Qu’est-ce qu’un Tunnelier?
Le tunnelier (TBM) également appelé « taupe », comme son nom l’indique, est simplement une machine assemblée à l’aide de types d’équipements sophistiqués pour creuser des tunnels à l’aide de diverses couches de sol et de roches.
En moyenne, un TBM creuse environ 50 à 60 pieds par jour, ce qui représente environ 20 heures d’excavation.
Afin de comprendre le fonctionnement d’un tunnelier, nous diviserons ses composants en trois parties:
- Tête de coupe (avant)
- Champ tunnel (milieu)
- Train arrière (arrière)
Gardez à l’esprit que le type de machine à utiliser dépendra toujours de la géologie du projet.
TBM de roche dure
Les TBM de roche dure, blindés ou de type ouvert, sont utilisés pour excaver les roches à l’aide de couteaux à disque montés sur la tête de coupe.
Les roches (boue) s’ébréchent lorsque le coupe-disque comprime les fractures de stress.
Maintenant, les roches excavées sont transférées vers le convoyeur à bande à travers les ouvertures de la tête de coupe.
Ces roches sont ensuite acheminées par plusieurs convoyeurs pour les retirer du tunnel.
TBM pour Sol mou
Le TBM pour Sol mou a trois principaux types de TBM:
- Bouclier de boue
- Balance de pression à la terre
- Type à face ouverte
TBM de bouclier de boue
Les TBM de bouclier de boue sont utilisés lorsque les conditions du sol sont granulaires avec une pression d’eau très élevée.
Une pression hydrostatique est appliquée sur l’excavation en remplissant la tête de coupe de boue pressurisée, qui est également utilisée comme milieu de transport lorsqu’elle est mélangée au matériau excavé avant qu’il ne soit pompé vers la tête de coupe, puis vers une usine de séparation à l’extérieur du tunnel.
Les particules de débris de la boue sont filtrées à l’aide des installations de séparation de la boue pour les réutiliser dans le processus de construction.
Balance de pression de terre TBM
C’est une méthode d’excavation, où le matériau excavé supporte la face du tunnel. Il est ensuite plastifié à l’aide de boue de sorte qu’il soit transportable.
Nous utilisons les machines d’équilibrage de pression de la Terre lorsque l’eau souterraine molle est inférieure à 7 bars de pression. Dans ce type, la tête de coupe utilise non seulement une fraise à disque, mais également une combinaison de mèches de coupe en carbure de tungstène, de pics de traînée et de fraises à disque en carbure.
Le butin est ensuite transféré dans un TBM à l’aide d’un convoyeur à vis également appelé « cochlée » qui permet à la pression de rester équilibrée sans aucune utilisation de boue.
TBM à face ouverte
Le TBM à face ouverte est une méthode d’excavation sans support frontal, reposant sur le fait que le sol excavé se tiendra sans support pendant une brève période de temps, ce qui le rend approprié pour être utilisé avec des types de roches ayant une résistance allant jusqu’à 10 MPa.
La tête de coupe creuse la face à moins de 150 mm du bord du bouclier. Maintenant, le bouclier est mis en avant avec la fraise qui se débarrasse du sol restant en synchronisation avec la forme circulaire.
Du béton préfabriqué est utilisé pour fournir le support au sol. Enfin, la clé qui est le dernier segment dilate l’anneau jusqu’à ce qu’il soit serré contre la coupe circulaire du sol restant.
Méthode de bouclier de micro-tunnel
Crédit: Time Asia Group
Il s’agit d’une méthode de creusement utilisée pour les constructions de tunnels à petit temps. Le perceur de micro-tunnels est relativement de très petite taille par rapport au bouclier de tunnel général.
Comment fonctionne un TBM?
Maintenant que nous savons ce qu’est un TBM et ses types, parlons du fonctionnement d’un tunnelier.
La tête de coupe du TBM tourne et s’enfonce dans la surface rocheuse qui le précède. Cette poussée provoque la rupture des roches par les outils du disque de coupe.
Les pinces/ entretoises développent la réaction aux forces de poussée et de couple appliquées à l’aide de l’ancrage.
Étapes de Construction du TBM
Crédit: Railsystem
- Excaver le puits de lancement et de récupération
- Assembler le TBM au puits de lancement
- Couper et excaver le tunnel
- Le TBM arrive ensuite dans le puits de récupération et est démonté pour le transport.
Avantages de l’utilisation d’un tunnelier
Taux d’avance plus élevés: L’un des avantages significatifs du TBM comprend des taux d’avance élevés ou le taux d’excavation qui est calculé sur la base du temps de décalage et de la distance totale extraite.
Opérations continues: TBM est un géant qui peut fonctionner en continu sans retard significatif, augmentant ainsi le taux d’avance.
Moins de dommages aux roches: Le TBM cause moins de dommages aux roches que les autres machines de forage qui diminuent la valeur de rupture excessive.
Moins d’exigences de support: TBM n’a pas besoin d’un support énorme pour fonctionner. Il peut fonctionner avec des exigences système minimales.
Caractéristiques uniformes de la boue
Plus grande sécurité des travailleurs: Les TBM sont plus sûrs que les autres machines et causent moins de dommages au site ainsi qu’aux personnes travaillant sur le site.
Potentiel de fonctionnement automatisé à distance