TUNNELS & ESPACE SOUTERRAIN

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3 TUNNELS & ESPACE SOUTERRAIN Revue trimestrielle N 264 Quarterly magazine Avril/Mai/Juin 2018 SOMMAIRE ORGANE OFFICIEL DE L ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L ESPACE SOUTERRAIN OFFICIAL ORGAN OF THE FRENCH TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE ASSOCIATION 3 EDITORIAL 9 BRÈVES/NEWS 19 VIE ASSOCIATIVE/ASSOCIATIVE LIFE Le congrès mondial des tunnels à Dubaï du 21 au 26 avril 2018 The World Tunnel Congress in Dubai from the 21 st to the 26 th of April Philippe MILLARD The Belgian Tunnel Expertise worldwide Séminaire annuel de l ABTUS, Bruxelles, 27 mars 2018 Maurice GUILLAUD 37 DOSSIER INNOVATIONS FILE INNOVATIONS 38 Retour sur le Congrès PARIS 2017 Capitaliser la richesse des expériences passées et innover 44 Feedback from the PARIS 2017 Congress Capitalise on the wealth of past experience and innovate Michel PRÉ Revêtement en béton doublé par un matériau compressible à son extrados pour les tunnels profonds dans un terrain poussant Concrete lining doubled in its outer side with a compressible layer applied for tunnels in viscoplastic rocks Reza TAHERZADEH, Roland LAVIGUERIE, Romain DANIEL, Eric BOIDY et Hichem OUFFROUKH Tunnelier à densité variable associant deux technologies de tunnelier pour sol meuble Variable Density TBM: combining two soft ground TBM technologies Karin BÄPPLER, Frédéric BATTISTONI et Werner BURGER Solutions inventives de construction en tunnel à HONG-KONG : Elargissement de tunnel foré en voussoirs béton préfabriqués et retournement de tunnelier en caverne Inventive underground & tunnelling methods: segmental Lined Tunnel Enlargement and TBM U-turn in cavern Ludovic JEANNE, Vincent TRICOT, et Roger STORRY 100 CHANTIERS / WORKSITES Déplacement des lignes électriques par forages dirigés à Péry, Suisse Moving electric lines by directional drilling in Péry, Switzerland Robin CHABLOZ et Thibaut METIVIER Les articles signés n engagent que la responsabilité de leurs auteurs. Tous les droits de reproduction, traduction, adaptation totales ou partielles sous quelques formes que ce soit, sont expressément réservés. Articles are signed under the sole responsability of their authors. All reproduction, translation and adaptation of articles (partly or totally) are subject to copyright. 114 AVIS D EXPERTS / EXPERT OPINION «Procédés d'étanchéité ou de drainage innovants en ouvrages souterrains» Point de vue d un maître d œuvre "Innovative sealing and drainage processes in underground structures Viewpoint of a project manager Patrick PEREIRA 123 EVÈNEMENT/EVENTS 123 Agenda TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018 A1

4 NOS EXPERTS VOUS ACCOMPAGNENT EN FRANCE ET À L'INTERNATIONAL Systèmes d exploitation - Génie civil Dossiers de sécurité et d exploitation Équipements de sécurité Géotechnique LA MAÎTRISE DE VOTRE PROJET, DE SA CONCEPTION À SA RÉALISATION Autoroute Bar - Boljare (Monténégro) Contrôle des études et supervision des travaux Activité Infrastructures Tél ingerop@ingerop.com ingerop.fr

5 EDITORIAL Innover, un besoin impérieux! Marie-Chrsitine MICHEL est une des composantes essentielles de la stratégie des entreprises, L innovation et un facteur de création de valeurs reconnu par tous les économistes. Peter Ferdinand Drucker, consultant américain en management d entreprise et journaliste, affirmait dans les années 1980 que «L innovation systématique requiert la volonté de considérer le changement comme une opportunité», mettant ainsi en évidence que tout imprévu, tout changement de perception, tout nouveau besoin structurel sont porteurs de progrès et peuvent générer de nouvelles connaissances. Les travaux souterrains ont souvent à faire face à des situations complexes, parfois inattendues, et n échappent donc pas à cette exigence d adaptations dans les choix techniques, voire organisationnels. Le développement des projets souterrains et l utilisation plus grande des espaces souterrains permettent ainsi de créer de nouvelles opportunités de développements et d avancées techniques. Le présent numéro de notre revue porte justement sur l innovation et certains articles reprennent sur ce point des présentations déjà mises en valeur lors du congrès de novembre dernier. On y voit bien comment les aléas de chantier ou les difficultés peuvent favoriser l imagination des ingénieurs et la mise en œuvre de techniques innovantes. Notre revue s inscrit aussi dans cet esprit d évolution avec une volonté d être plus attractive et mieux lisible : nouvelle maquette, nouvelles rubriques, nouvelle structure organisationnelle : l Nouvelle maquette tout d abord, plus moderne tout en conservant une présentation professionnelle, sérieuse, fidèle à la vocation de notre association de privilégier le contenu technique des articles pour faciliter la lecture, nous avons également expérimenté la séparation de la version française et anglaise ; l Nouvelles rubriques ensuite, avec des rubriques informatives telles que les «Dires d expert», la rubrique «Education», orientée vers les initiatives en termes de formation, ou encore la «Vie associative» permettant de présenter les activités de notre association et de nos associations partenaires sœurs ; l Nouvelle structure organisationnelle enfin, d une part en faisant contribuer plus largement la profession au travers d un comité de rédaction et de correspondants issus de la profession ; avec l objectif de recueillir les articles sur des sujets techniques, et de mettre en place des dossiers spécifiques pour chaque numéro, destinés à étayer les recommandations et valoriser les expériences des adhérents. Notre volonté est bien évidemment de vous satisfaire tant dans votre curiosité que dans votre soif de comprendre les évolutions à venir et nous restons à votre écoute. Bonne lecture... n Directeur de publication : Michel DEFFAYET Rédacteur en Chef : Marie-Christine MICHEL - Comité de rédaction : Bruno BAROCCA, U.PEM - AFTES Comité Espace Souterrain ; Nicolas BERTHOZ, CETU ; Frédéric BULTEL, EGIS ; Yves CHAMEROIS, SNCF ; Guillaume CHAMPAGNE de la BRIOLE, ARCADIS. Didier DE BRUYN, ABTUS ; Maurice GUILLAUD, AFTES ; Alain MERCUSOT, AFTES Technique ; Sophie MINEC, Bouygues Construction ; Frédéric PELLET, Ecole des Mines de Paris ; Jean PIRAUD, SETEC ; Michel PRE, SETEC - AFTES Comité technique ; Loïc THEVENOT, EIFFAGE ; Jean- Marc WATELET, INERIS ; Correspondants du Comité de rédaction : Nicole BAJARD, AFTES Site internet ; Denis BRANQUE ENTPE ; Florent PRUNIER, INSA ; Laurent CHASSAGNE, RATP ; Gérard CHEREL, SGP ; Youssef DIAB, U.PEM ; Fréderic DUBOST, NGE ; Pierre DUFFAUT, Ingénieur Conseil ; Valérie DUPRE, NFM ; Guy LECHANTRE, HERRENCKNECHT ; Benjamin LECOMTE, VINCI Construction ; Eric MATHIEU, TELT ; Benoit MONCADE, SPIE Batignolles ; Patrick ORIEZ, ROBBINS ; Patrick RAMOND, RAZEL-BEC ; François RENAULT, VINCI ; François VALIN, AFTES Comité MEP ; Michèle VARJABEDIAN, XELIS Siège social : 42 rue Boissière PARIS Tél : +33 (0) aftes@aftes.fr - Adhésion : Secrétariat AFTES Sakina MOHAMED Site Web : - Edition : FFE Régie publicitaire : FFE, 15 rue des sablons, PARIS Publicité : Patrick RICHARD : p.richard@ffe.fr - Tél : / Composition : Nadine NAMER Imprimerie : Printcorp N ISSN Crédit photo couverture : Atlas Fondations TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

6 La Dhuys, GC01, Grand Paris Express Bassin des Vergnes, Clermont-Ferrand La Dhuys, GC01, Grand Paris Express Noisy-Champs, T2C, Grand Paris Express Noisy-Champs, T2C, Grand Paris Express Atlas Fondations propose une gamme complète de solutions en matières de techniques de fondations profondes, grâce notamment à ses ingénieurs expérimentés et à un parc de machines extrêmement large. Forte de plus d un siècle d expérience du groupe Franki Foundations, dont elle est la filiale française, Atlas Fondations met tout son savoir-faire au service de vos projets et vous accompagne afin de vous proposer des solutions sur-mesure, adaptées à vos besoins. Acteur sur les projets du Grand Paris Express, et leader de la région Nord, Atlas Fondations vous accompagne dans vos projets globaux en combinant de façon optimale et coordonnée diverses techniques de fondations. Atlas Fondations SAS Agence de Paris rue de Stalingrad Arcueil paris@atlasfondations.com Agence de Lille Synergie Park - 4 rue Nicolas Appert Lezennes info@atlasfondations.com

7 EDITORIAL Innovate, a compelling need! Marie-Christine MICHEL Innovation is one of the essential components of business strategy, and a factor in value creation recognized by all economists. Peter Ferdinand Drucker, an American business management consultant and journalist, said in the 1980s that "systematic innovation requires the will to consider change as an opportunity, highlighting that any unexpected event, any change in perception, any new structural requirement can bring progress and can generate new knowledge. Underground works often have to deal with complex situations, sometimes unexpected, and so do not escape the need for adaptations to technical or even organizational choices. The development of underground projects and the greater use of underground spaces thus make it possible to create new opportunities for development and technical progress. This current issue of our magazine focuses on this innovation, and some of its articles include the presentations already highlighted at last November's congress. We can see how the unexpected events or difficulties in construction can encourage the imagination of engineers and the implementation of innovative techniques. Our review is also in line with this spirit of evolution, with a desire to be more attractive and more readable: a new layout, new sections, new organizational structure. l New layout first of all, more modern while maintaining a professional, serious presentation, that is faithful to the vocation of our association and favouring technical content in its articles; for ease of reading, we have also experienced the separation of the French and English versions; l Then the new sections, with such informative sections as the "Expert Opinions", the "Education" section, oriented towards training initiatives, and even the "Associative Life" section to present the activities of our association and our sister partner associations; l A new organizational structure is done, on the one hand, by making the profession contribute more widely through a writing committee and correspondents from the profession; with the objective of gathering articles on technical subjects, and to put in place specific files for each issue, intended to support recommendations and to enhance the experiences of members. Our aim is, of course, to satisfy you both in terms of your curiosity and in your thirst for understanding future developments. We remain on hand to hear your thoughts. Happy reading! n TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

8 PUBLI-RÉDACTIONNEL WEBER LANCE DEUX MORTIERS PROJETABLES INNOVANTS DE RÉHABILITATION DES RÉSEAUX HYDRAULIQUES VISITABLES, SANS POSE DE TREILLIS SOUDÉS La réhabilitation des réseaux hydrauliques visitables, enjeu majeur dans la gestion patrimoniale des collectivités, s accompagne fréquemment de nuisances et préjudiciables au confort des riverains et au bon fonctionnement de la ville : surfaces d emprises sur la chaussée importantes, dont l accès est d autant plus problématique que les interventions peuvent s avérer longues. Weber innove en proposant deux nouveaux mortiers projetables par voie mouillée qui supriment la fastidieuse et chronophage pose de treillis soudés : weberep VM 265, et sa version pour coque mince weberep VM 266. Synonyme de gain de temps et de place sur chantier, facilité de mise en œuvre et sécurité pour les opérateurs, ce mortier de réhabilitation offre par ailleurs des performances mécaniques sans égales et confère à l ouvrage une durabilité optimale. Suppression du treillis soudé dans la réhabilitation d ouvrages ovoïdes : l atout numéro 1 des mortiers weberep VM 265 et weberep VM 266 La méthode traditionnelle consiste à régénérer les éléments de maçonnerie via la projection de béton par voie mouillée sur un treillis soudé préalablement ancré sur les faces internes de l ouvrage à réhabiliter. Weber a conçu un mortier de réparation, weberep VM 265 et 266, renforcé de fibres métalliques amorphes qui dispense de la pose laborieuse de treillis. Ainsi, la suppression de cette phase induit une réduction du temps sur chantier estimée jusqu à 40 %, fort appréciable pour les entreprise de mise en œuvre (optimisation de la rentabilité) comme pour les riverains (diminution des nuisances visuelles et sonores) 1. Ce gain de temps s accompagne également d un gain de place sur site : la disparition des treillis soudés et la réduction du volume de mortier nécessaire garantissent des zones de stockage moins importantes. Cela signifie d ailleurs aussi moins de livraisons, donc moins de consommation de carburant et moins d émissions de gaz à effet de serre : un «+» pour l environnement! Exit la découpe et la fixation des panneaux de treillis : la pénibilité du travail s en trouve d autant amoindrie pour les intervenants et tout risque de litige, lié à des défauts d enrobage, exclu. Autre atout «sécurité» : les vols d acier sur chantier sont également réduits. Notons aussi que les domaines d utilisation de ces nouveaux mortiers s étendent à la réfection et au confortement structurel des parements (émissaires visitables, ovoïdes, galeries, bassins, sur ouvrages souterrains en milieu confiné et sur ouvrages aériens). Des performances de résistance optimales grâce à l emploi des fibres FIBRAFLEX La composition de weberep VM 265 et weberep VM 266 intègre des fibres métalliques amorphes FIBRAFLEX (produites par Saint-Gobain SEVA) aux caractéristiques exceptionnelles : extrêmement résistantes à la corrosion (contrairement aux fils d acier des fameux treillis soudés), elles améliorent les propriétés mécaniques et la durabilité des mortiers ou bétons auxquels elles sont incorporées. Agréés à la rénovation des réseaux hydrauliques visitables par le bureau d étude spécialisé Structure et Réhabilitation, weberep VM 265 et weberep VM 266 affichent des résistances à la compression et à la traction par flexion élevées (fr1=1,6 MPa pour weberep VM 265 et fr1=2,7 MPa pour weberep VM 266), limitant l apparition des premières ouvertures de fissures et conférant pérennité aux ouvrages. Afin d assurer ces performances, Weber prend soin de contrôler en usine le dosage en fibres et leur bonne répartition dans les mortiers et conditionner ces derniers en sacs parfaitement homogènes. Prêts à l emploi (malaxage des produits en machine), ils peuvent se projeter sur grande longueur ( 80 ml) et présentent une très bonne tenue en voute. Précisons que weberep VM 265 et weberep VM 266 disposent de la même formulation, à une seule exception : le dosage en fibres métalliques amorphes. Ainsi, weberep VM 265 contient moins de FIBRAFLEX que weberep VM 266 et sera donc préconisé pour les chantiers à moindre sollicitation ou mis en œuvre avec des épaisseurs plus importantes ; weberep VM 266, quant à lui, convient idéalement aux réhabilitations structurelles en coque mince (autorisant une réduction de l épaisseur de chemisage à réaliser, à partir de 3 cm). Dans tous les cas, seule une étude préalable (avec note de calcul de dimensionnement par un bureau d étude spécialisé pour chaque ouvrage, chaque chantier) permet de déterminer le choix du produit adéquat, sachant» 1. Notons que cette technique sans tranchée doit être réalisée par des entreprises applicatrices spécialisées et disposant de toutes les qualifications nécessaires, ainsi que du matériel et des équipements de protection adapté. Le démarrage de ces travaux s appuie sur une préparation rigoureuse incluant un diagnostic préalable, une note de calcul de dimensionnement et la préparation du support. Un suivi et un contrôle de la mise en œuvre s avèrent aussi essentiels.

9 TÉMOIGNAGES DES EXPERTS Florian BERNARD - Responsable commercial fibres & alliages - Saint Gobain SEVA «La mise sur le marché par Saint Gobain WEBER de ces 2 nouveaux mortiers de réparation est le fruit d une démarche partenariale forte : Outre les performances spécifiques des fibres métalliques amorphes FIBRAFLEX, particulièrement adaptées à ce domaine d emploi (souplesse, performances mécaniques, résistance à la corrosion et durabilité), Saint Gobain WEBER s est d abord appuyé sur les expériences préalables de Saint Gobain SEVA concernant l emploi de ses fibres dans ce domaine d applications. Tout au long du processus de développement, Saint Gobain WEBER et Saint Gobain SEVA se sont attachés à prendre en compte l ensemble des exigences spécifiques exprimées par les principaux maitres d ouvrages français réalisant ce type de travaux de réhabilitation Enfin, nous avons réalisé plusieurs chantiers expérimentaux de validation qui nous ont également permis de prendre en compte des remarques et/ou besoins complémentaires exprimés par les diverses entreprises applicatrices alors impliquées... Ce nouveau produit est donc l aboutissement d un projet de longue haleine s appuyant sur des expériences passées et ayant mobilisé l énergie de multiples interlocuteurs experts en leurs domaines respectifs. Mais, outre l aboutissement d un projet, nous espérons surtout que ce lancement voit l avènement d une technologie sans tranchée de réhabilitation des réseaux hydrauliques visitables profitable aussi bien aux maitres d ouvrages qu aux entreprises applicatrices pour lesquels et avec lesquels ce projet a été mené.» Julien LANDAUD - Le mot de la Direction Technique de STRUCTURE et REHABILITATION, du groupe GSRI «La réhabilitation des ouvrages souterrains par projection d un mortier hydraulique renforcé de fibres métalliques amorphes a fait l objet d un programme de R&D alliant une approche théorique et des validations expérimentales. Notre service R&D contribue à la mise en œuvre de nouvelles approches de la réhabilitation des ouvrages souterrains prenant en compte un dimensionnement optimisant la capacité résiduelle des ouvrages existants et l utilisation de nouveaux procédés de réhabilitation. Les deux produits weberep VM265 et weberep VM266 font partie de ces nouveaux procédés.» Julien LANDAUD Florian BERNARD» que weberep VM 265 comme weberep VM 266 se révèlent solutions des plus ergonomiques, rapides, performantes et durables. Caractéristiques techniques de weberep VM 265 et weberep VM 266 Composition : liant hydraulique, sables et granulats silico-calcaires roulés, adjuvants spécifiques non chlorés, fibres métalliques amorphes Gâchage : 4,25 litres d eau par sac de 25 kg Mise en œuvre : - application par projection par voie mouillée en une ou plusieurs passes, en fonction de l épaisseur et de la finition à réaliser - début de prise à 20 C = 3 heures - fin de prise à 20 C = 3 heures 30 Conditionnement : sac de 25 kg Consommation : environ 2 tonnes par m 3 de produit en place Performances Résistance en compression Méthode de mesure Résistance à la traction par flexion Norme NF EN (cubes 10 x 10 cm) 24 heures 15 MPa 7 jours 40 MPa 28 jours 50 MPa Valeurs moyennes mesurées à +20 C au dosage en eau nominal de 17 % selon la norme NF P (cubes 10 x 10 cm). Essai de flexion 3 points sur primes LOP fr1 entaillés weberep VM jours 5 MPa 1,6 MPa weberep VM jours 5 MPa 2,7 MPa Valeurs moyennes mesurées à +20 C au dosage en eau nominal de 17 % selon la norme NF EN (essai de flexion 3 points sur prismes entaillés 150x150x600). Données utiles à l élaboration d une note de calcul de dimensionnement. WEBER EN BREF À propos de Weber. Leader mondial des mortiers industriels, Weber fabrique depuis 1902 des solutions innovantes et performantes pour envelopper, protéger et embellir l habitat durablement. Les produits Weber intègrent la préparation des sols, la pose du carrelage, les enduits de façades, l Isolation Thermique par l Extérieur, et également le Gros- Œuvre et les Travaux Publics. Appartenant au Groupe Saint-Gobain depuis 1996, Weber réalise un chiffre d affaires supérieur à 2 milliards d euros en 2016 dans 59 pays grâce à ses collaborateurs et élabore des solutions et des services innovants, respectueux de l environnement et des hommes qui les mettent en œuvre. Weber participe à la réussite des chantiers de ses clients grâce à la qualité et la facilité d application de ses produits, issus d une parfaite connaissance métier. Grâce à sa politique de proximité, Weber s appuie sur un réseau français de 16 centres de production et de distribution, 5 services clientèles, 1 centre de renseignements techniques, 5 centres de formation et près de distributeurs. Pour toute information complémentaire : Saint-Gobain Weber France.

10 weber innove pour vos travaux d assainissement weberep VM 265 et weberep VM 266 Mortiers de réparation renforcés de fibres métalliques amorphes pour réseaux hydrauliques souterrains visitables en coque mince Réalisation de chemisages sans treillis soudé Réduction de l épaisseur de chemisage à réaliser (à partir de 3 cm) Pénibilité réduite et gain de temps sur chantier Résistances à la compression et à la flexion élevées (Fr1 = 2.7 MPa) Projetable sur grande longueur (> 80 m) et WEBER FR sur smartphone Retrouvez-nous sur les réseaux sociaux

11 Brèves INTERNATIONAL BELGIQUE La ville d Anvers a confié à Jakobs NV et Engie Fabricom NV les travaux de rénovation électrique dans les tunnels bi-tube routiers suivants : Vier Armen (805 m), Leonard (350 m), Tijsmans (1100 m), Kennedy (590 m), Craeybeck (1600 m), Beveren (1475 m), Rupel (580 m), Groenendaal (690 m), Jan de Vost (780 m), Amam (250 m), Leie (300), Waasland (1717 m), Sint Anna (572 m), Zelzate (470 m) et Hoge Weg (500 m). Le montant du contrat est de 3,1 millions d euros. n GRANDE BRETAGNE La société britannique Expedition Consultants a présenté le projet HS4 Air reliant la LGV HS1 à la future LGV HS2 et aux aéroports d Heathrow et de Gatwick via une nouvelle liaison à grande vitesse. La ligne de 140 km comprendrait la construction de 28 km de tunnels, et 40% de la ligne pourrait emprunter des lignes existantes. En développant à la fois le rail et l aérien, ce projet est un exemple de planification intégrée qui permettrait une optimisation de l'occupation du sol et des investissements. La ligne relierait les deux aéroports londoniens en 15 minutes et établirait des accès directs aux aéroports depuis Birmingham, Leeds, Manchester et Cardiff. Le coût total du projet est estimé à 11,5 milliards d euros. SUISSE Berne : La société ferroviaire, Regionalverkehr Bern-Solothurn (RBS), prépare la publication des appels d offres en vue de construire une nouvelle gare souterraine avec 4 voies, sous les voies existantes, ainsi qu un tunnel d accès de 700 mètres. Un appel d offres pour la surveillance environnementale pendant les travaux vient d être publié. Les travaux de construction seront divisés en 8 lots. Le premier appel d offres devrait être publié prochainement. CERN : Le laboratoire européen de physique des particules, CERN, a confié au groupement Implenia (60 %)/ Baresel (40 %) le contrat de construction de plusieurs structures souterraines et de différents bâtiments nécessaires au LHC, Grand Collisionneur de Hadrons. Le contrat comprend l excavation de galeries, qui seront connectées aux tunnels existants, ainsi qu un puits de 60 m de profondeur pour accéder aux galeries. A la surface, les bâtiments nécessaires aux équipements électriques, de ventilation, de refroidissement, ainsi que pour les compresseurs, seront construits. Le montant du contrat est de 58 millions d euros. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

12 BRÈVES ILE-DE-FRANCE Thierry Dallard Le Conseil de surveillance de la Société du Grand Paris a adopté le second budget rectificatif de 6,4 milliards d euros, en autorisations de paiement, et 2,92 milliards d euros, en crédits de paiements pour le démarrage des travaux des lignes 16 et 14 Sud. Pour 2018, selon le nouveau planning, le budget financera les travaux sur la ligne 15 Sud et autorisera une seconde vague d attributions sur la ligne 16. De plus, les travaux sur l extension de la ligne 14 Nord seront poursuivis, ainsi que la modernisation de la ligne 11 et d EOLE. D autre part, Thierry Dallard, diplômé de l'ecole Nationale des Ponts et Chaussées, a été nommé à la Présidence de la Société du Grand Paris. Le Premier Ministre et la Ministre des Transports ont confirmé la réalisation de l intégralité du réseau de 200 km de lignes nouvelles et 68 gares. Cependant, l ouverture de certains tronçons a été repoussée parfois de plusieurs années par rapport au calendrier initial. Ce réaménagement du calendrier devrait être bénéfique à la profession en termes de disponibilité des hommes et des machines. Plus de 20 tunneliers devraient fonctionner en même temps pour la réalisation d un des plus grands chantiers de travaux souterrains au monde. De son côté, la RATP a attribué le 13 février, à Léon Grosse le contrat de construction du lot GC01 de la ligne 14 Sud vers Orly, comprenant la station Maison Blanche Paris XIII et un tunnel de 140 m construit en méthodes conventionnelles, reliant le cul de sac Tolbiac/Nationale avec la station Maison Blanche. Le contrat comprend également la construction d un accès supplémentaire, ainsi que la destruction partielle de la station existante et de structures auxiliaires. Le montant du contrat est de 155,3 millions d euros. Puis, elle a attribué le lot GC 03, pour l extension de la ligne 14 du métro vers l aéroport d Orly, au groupement Razel-Bec / Eiffage Génie Civil/ Sefi-Intrafor Sas/ Eiffage Fondations/ Eti-Icop Spa. Le contrat concerne : l excavation au tunnelier d un tunnel de 7,75 m de diamètre et 4,1 km de long entre les stations Jean Prouvé et Pont de Rungis (Tunnel 3), trois stations, Chevilly-Trois-Communes, Porte de Thiais et Pont de Rungis, ainsi que trois structures auxiliaires. Le montant du contrat est de 364,7 millions d euros. Enfin, la RATP vient d attribuer le dernier contrat de l extension de la ligne 14 du métro vers Orly. Ce contrat, qui comprend une section en tunnel de 4 km entre Pontde-Rungis et la branche d accès vers le site de maintenance (Tunnel 4), a été attribué au groupement NGE (mandataire), Salini Impreglio. Le tunnel sera excavé au tunnelier. Les travaux comprennent également une tranchée couverte de 330 m pour l accès au site de maintenance de Morangis, ainsi que des puits et des structures auxiliaires. Les travaux devraient durer 5 ans et demi. Le montant du contrat est de 203 millions d euros. L excavation de la section Nord de la ligne 14 a été achevée le 9 mai dernier quand le tunnelier a terminé le creusement des 3,6 km entre Saint-Lazare et Clichy-Saint-Ouen (Lot T1). L excavation du tunnel de 2,2 km entre Saint-Ouen et Saint-Denis (Lot T2) avait été achevée en avril. Les travaux sont réalisés par les groupements EIFFAGE TP / RAZEL-BEC, pour le lot T1, et Bouygues TP / Solétanche Bachy France / Solétanche Bachy Tunnel / CSM Bessac, pour le lot T2. DERNIÈRES NOUVELLES TOULOUSE Le groupement Systra/Arcadis a obtenu le contrat d assistance à maîtrise d ouvrage pour l ensemble système de la future troisième ligne du métro de Toulouse. Le groupement sera en charge de la définition du matériel roulant, des stations et des sites de maintenance et de remisage. La ligne 3, de 27 km et 20 stations, sera construite en souterrain sur 15,6 km, en tranchée couverte sur 2,4 km et en viaduc sur 5,2 km, entre Labège au Sud-Est et Colomiers à l Ouest. Les travaux préparatoires pourraient débuter en La ligne devrait être mise en service en 2024 ou MARSEILLE Trois ans : c est la durée prévue des travaux, de fin 2018 à fin 2021, pour l aménagement de la bretelle souterraine Schloesing, dans les quartiers sud de Marseille. Le projet porté par la Société marseillaise du tunnel Prado Carénage (SMTPC, filiale d Eiffage et de Vinci) représente un investissement de 47,2 M HT. Il porte sur la création d une liaison routière à deux voies partiellement souterraine (495 m) entre le boulevard Schloesing et le tunnel Prado Sud. 10 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

13 BRÈVES DERNIÈRES NOUVELLES RHÔNE-ALPES CNR : La Compagnie Nationale du Rhône, en charge de la construction de l usine hydroélectrique de La Sarenne à Bourg d Oisans en Isère, a publié un appel d offres pour les travaux préparatoires comprenant une galerie de reconnaissance de 915 m de long et 16 m² de section, ainsi que 2500 m 3 de cavernes. Ces travaux devraient débuter en 2019 et durer un an. SFTRF : La société en charge de l'exploitation du tunnel, a confié, le 28 mars au groupement Spie Sud Est / Bouygues Energies et Services / Tecnositaf SpA le contrat d installation dans le tunnel routier du Fréjus, de 12,9 km de long, des équipements de vidéosurveillance, radiocommunication, détection incendie, détection automatique d incident, télécommunication et de contrôle d accès (lot 2) pour un montant de 16,9 millions d euros. Le même groupement a obtenu le contrat de gestion technique centralisée (GTC) et de supervision (lot 3) pour un montant de 17,5 millions d euros. Ces équipements sont à installer dans la galerie creusée entre 2009 et 2014, ainsi que pour le renouvellement des équipements dans le premier tube. TELT : La société en charge de la liaison Lyon- Turin, a publié un appel d offres pour la construction d une section de 2 x 3 km du tunnel de base vers La Praz depuis la descenderie de Villarodin-Bourget/Modane. Ce lot comprend également la construction de 4 puits de diamètre creusé de 5,20 m et d'environ 500 m de haut dans la zone d'avrieux, ainsi que 4 km de galeries et plusieurs cavernes du site de sécurité de Modane. Des travaux de terrassement du site de construction à Villarodin-Bourget/ Modane sont également inclus dans le contrat. RN90 - SIAIX : un appel d offres vient d être publié pour l installation des équipements dans la galerie de secours de 1469 m de long du tunnel de Siaix, reliée à celui-ci par 7 rameaux d interconnexion. Le tunnel est situé sur la RN90 entre Moûtiers et Bourg- Saint Maurice. Les travaux comprennent : les réseaux électriques, la ventilation, l éclairage, la radiocommunication, la vidéosurveillance et les équipements de communication, de secours et de signalisation. ENTREPRISES Le 2 mai à Saint-Jory, près de Toulouse en France, l'entreprise BESSAC, filiale de SOLÉTANCHE-BACHY, a inauguré ses nouveaux bâtiments. Avec 40 ans d'expérience, BESSAC est à la fois un fabricant de tunneliers et une entreprise spécialisée dans la construction de tunnels. Lors de la visite de M. Nguyen Phu Trong, secrétaire général du parti communiste du Vietnam à Paris fin mars, Bouygues TP a conclu un protocole d entente avec le groupe vietnamien TNT pour un montant de 1,5 milliard d euros portant sur la construction d une ligne de métro de 31 km de long à Hanoï. Les machines BESSAC ont été utilisées dans une quinzaine de pays ; cette semaine, des tunneliers étaient prêts à partir pour le Maroc, le Vietnam, la Nouvelle Zélande, mais aussi pour l'île-de-france. Spécialisée également dans la remise en état de tunneliers d'occasion, la société BESSAC a un parc de près de 50 machines. n TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

14 NEWS News INTERNATIONAL BELGIUM The city of Antwerp has awarded Jakobs NV and Engie Fabricom NV the electrical renovation works in the following two-tube road tunnels: Vier Armen (805 m), Leonard (350 m), Tijsmans (1100 m), Kennedy (590 m), Craeybeck (1600 m), Beveren (1475 m), Rupel (580 m), Groenendaal (690 m), Jan de Vost (780 m), Amam (250 m), Leie (300), Waasland (1717 m), Sint Anna (572 m), Zelzate (470 m) and Hoge Weg (500 m). The amount of the contract is 3.1 million euros. GREAT BRITAIN UK-based Expedition Consultants presented the HS4 Air project linking the HS1 HSL to the future HS2 HSL and to the Heathrow and Gatwick airports via a new high-speed link. The 140 km line would include the construction of 28 km of tunnels, and 40% of the line could use existing lines. By developing both rail and air, this project is an example of integrated planning that would optimise land use and investments. The line would connect the two London airports in 15 minutes and would provide direct access to airports from Birmingham, Leeds, Manchester and Cardiff. The total cost of the project is estimated at 11.5 billion euros. SWITZERLAND Berne The Swiss railway company, Regionalverkehr Bern-Solothurn (RBS), is preparing to publish calls for tenders for the construction of a new underground station with 4 tracks, under existing tracks, as well as a 700-metres access tunnel. A call for tenders for environmental monitoring during the works has just been published. The construction works will be divided into 8 lots. The first call for tenders should be published shortly. CERN The European particle physics laboratory, CERN, has awarded the Implenia (60%)/Baresel (40%) pool the contract to build the various underground structures and buildings needed for the LHC, the Large Hadron Collider. The contract includes the excavation of galleries, which will be connected to existing tunnels, as well as a 60 m deep well to access the galleries. On the surface, buildings required for electrical, ventilation and cooling equipment, as well as for compressors, will be built. The amount of the contract is 58 million euros. 12 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

15 NEWS ILE-DE-FRANCE Thierry Dallard The Supervisory Board of the Société du Grand Paris (SGP) adopted the second amending budget of 6.4 billion euros, in payment authorizations, and 292 billion euros in payment appropriations, for the start of the work on lines 16 and 14 South. For 2018, according to the new schedule, the budget will finance work on line 15 South and will authorize a second wave of allocations on line 16. In addition, work on the extension of line 14 North will be continued, as well as the modernization of line 11 and EOLE. Elsewhere, Thierry Dallard, graduate of the National School of Roads and Bridges, has been appointed President of the Société du Grand Paris. The Prime Minister and the Transport Minister confirmed the completion of the entire network of 200 km of new lines and 68 stations. However, the opening of some sections has been postponed, in some cases by several years, compared to the initial schedule. This reorganization of the schedule should be beneficial to the profession in terms of the availability of the workforce and machines. More than 20 tunnel-boring machines should be operating at the same time for the realization of one of the largest underground worksites in the world. On February 13 th, the RATP awarded Léon Grosse the contract to build lot GC01 on line 14 South to Orly, including the Maison Blanche station in Paris 13 and a 140 m tunnel, built by conventional methods, linking the Tolbiac/Nationale cul-de-sac with the Maison Blanche station. The contract also includes the construction of additional access, as well as the partial destruction of the existing station and ancillary structures. The amount of the contract is million euros. Then, it awarded lot GC 03, for the extension of line 14 of the metro to Orly airport, to the Razel-Bec/Eiffage Civil Engineering/Sefi-Intrafor Sas/Eiffage Foundations/Eti-Icop Spa pool. The contract involves TBM tunnelling of a tunnel 7.75 m in diameter and 4.1 km long between the Jean Prouvé and Pont de Rungis stations (Tunnel 3), three stations, Chevilly-Trois-Communes, Porte de Thiais and Pont de Rungis, as well as three auxiliary structures. The amount of the contract is million euros. Finally, the RATP has just awarded the last contract for the extension of metro line 14 to Orly. This contract, which includes a 4 km tunnel section between Pont-de-Rungis and the access branch to the maintenance site (Tunnel 4), has been awarded to the NGE group (Lead Partner), Salini Impreglio. The tunnel will be excavated by TBM. The works also include a 330 m cut-andcover tunnel for access to the Morangis maintenance site, as well as wells and ancillary structures. The work should last 5 and a half years. The amount of the contract is 203 million euros. The excavation of the North section of Line 14 was completed on May 9 TH when the tunnel-boring machine completed the 3.6 km excavation between Saint-Lazare and Clichy-Saint-Ouen (Lot T1). The excavation of the 2.2 km tunnel between Saint-Ouen and Saint-Denis (Lot T2) was completed in April. The works are carried out by the EIFFAGE TP/RAZEL-BEC pool, for the T1 lot, and the Bouygues TP/ Solétanche Bachy France/Bachy Tunnel/ CSM Bessac pool for the T2 lot. LAST NEWS TOULOUSE The Systra/Arcadis group has won the project management assistance contract for the entire system of the future third line of the Toulouse metro. The group will be in charge of defining rolling stock, stations and maintenance and storage sites. Line 3, 27 km and 20 stations, will be built underground over 15.6 km, a cut-and-cover tunnel over 2.4 km and a viaduct of 5.2 km, between Labège to the southeast and Colomiers to the west. Preparatory work may begin in The line should be commissioned in 2024 or MARSEILLE Three years: this is the expected duration of the works, from the end of 2018 to the end of 2021, for the development of the Schloesing underground ramp in the southern districts of Marseille. The project, carried out by the Marseille tunnel company Prado Carénage (SMTPC, subsidiary of Eiffage and Vinci) represents an investment of 47.2m euros, ex. VAT. It involves the creation of a partially underground two-lane road link (495 m) between Schloesing boulevard and the South Prado tunnel. The free structure will eventually connect line 3 of the tramway, extended, to the trading hub of Sainte-Marguerite-Dromel, replacing the road bridges overlooking the Place Ferrié by a cut-and-cover tunnel (175 m). The liberation of this space, which over time has become one of the main traffic nodes of the Phocean road network, is necessary to develop the tram extension. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

16 NEWS LAST NEWS RHÔNE-ALPES CNR The Compagnie Nationale du Rhône (CNR), in charge of the construction of the Sarenne hydroelectric plant at Bourg d'oisans in Isère, has published a call for tenders for preparatory works including a 915 m long survey gallery and of 16 m² in cross section, as well as 2500 m 3 of caves. This work should begin in 2019 and last for one year. SFTRF On March 28th, the company in charge of the tunnel operation, SFTRF (Société Française du Tunnel Routier du Fréjus), awarded Spie Sud Est/Bouygues Energies et Services/Tecnositaf SpA the installation contract in the Fréjus road tunnel, 12.9 km long, for CCTV, radio communication, fire detection, automatic incident detection, telecommunication and access control equipment (lot 2) for an amount of 16.9 million euros. The same group won the contract for centralized technical management (GTC) and supervision (lot 3) for an amount of 17.5 million euros. This equipment is to be installed in the gallery excavated between 2009 and 2014, as well as for the renewal of the equipment in the first tube. TELT The company in charge of the Lyon-Turin link, TELT (Lyon Turin European Tunnel), has published a call for tenders for the construction of a 2 x 3 km section of the base tunnel to La Praz from the Villarodin-Bourget/Modane drift. This lot also includes the construction of 4 wells of an excavated diameter of 5.20 m and about 500 m in height in the Avrieux area, as well as 4 km of tunnels and several caves at the Modane security site. Excavation work on the construction site at Villarodin-Bourget/Modane is also included in the contract. Safety gallery of the Siaix tunnel RN90 - SIAIX: a call for tenders has just been published for the installation of equipment in the 1469 m long emergency gallery of the Siaix tunnel, connected by 7 interconnecting branches. The tunnel is located on the RN90 between Moûtiers and Bourg-Saint Maurice. The works include: electrical networks, ventilation, lighting, radio communications, video surveillance and communication, emergency and signalling equipment. COMPANIES BESSAC - SOLÉTANCHE BACHY On 2 May in Saint-Jory, near Toulouse, France, BESSAC, a subsidiary of SOLÉTANCHE-BACHY, inaugurated its new buildings. With 40 years of experience, BESSAC is both a manufacturer of tunnel-boring machines and a company BOUYGUES During the visit of M. Nguyen Phu Trong, the Secretary General of the Communist Party of Vietnam to Paris at the end of March, Bouygues TP signed a memorandum of understanding with the Vietnamese TNT group for 1.5 billion euros for the construction of a 31 km long metro line in Hanoi. specialized in the construction of tunnels. BESSAC machines have been used in some fifteen countries; this week TBMs were ready to set out for Morocco, Vietnam, New Zealand, but also for the Îlede-France. Also specialists in the rehabilitation of second-hand tunnel-boring machines, BESSAC has a fleet of nearly 50 machines. n 14 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

17 Eiffage Génie Civil travaille activement à l aménagement du Grand Paris pour améliorer les déplacements des franciliens et construire une ville durable. Campus Pierre-Berger 3-7 place de l Europe Vélizy-Villacoublay

18 PUBLI-RÉDACTIONNEL TRAVAUX SOUTERRAINS : L IMPORTANCE DE LA SURVEILLANCE DES AVOISINANTS GAusS, des spécialistes dédiés aux travaux d auscultation du Grand Paris Express Afin d assister les entreprises de travaux et les maitres d ouvrage dans l auscultation des ouvrages d infrastructures du Grand Paris Express et les avoisinants impactés, Dynaopt, Structure & Réhabilitation et Hyp-Arc, s associent dans le GIE GAusS. Impact sur les avoisinants Le creusement de tunnel en milieu urbain nécessite des précautions particulières pour limiter l impact du creusement sur les divers ouvrages existants situés dans la zone d impact. La création d une cuvette de tassement en surface, quelque soit la profondeur et la géologie du site est inévitable. Les tassements provoqués en surface sont calculés et la sensibilité des bâtiments est vérifiée par inspection, mais la maîtrise du mouvement réel est nécessaire pour le pilotage du tunnelier et la maîtrise des risques en surface. De nombreux ouvrages sensibles sont impactés lors de travaux souterrains : voies ferrées, IGH, monuments historiques, logements collectifs mais aussi tous les réseaux enterrés (collecteurs d eaux pluviales et usées, gaz, eau potable, télécom). L enjeu de la surveillance est multiple : sécurité des biens et des personnes, maintien de l exploitation, optimisation de l exécution des travaux. L instrumentation doit donc être conservatrice pour assurer la sécurité sans pénaliser l exploitation des ouvrages ou le planning des travaux provoquant des coûts importants. GAusS Monitoring, GIE constitué de Dynaopt, Hyp-Arc et Structure & Réhabilitation, est dédié à l instrumentation des projets du Grand Paris et devient le partenaire incontournable lors de l exécution des travaux souterrains en Île-de-France. GAusS Monitoring développe et déploie des solutions de surveillances innovantes. Surveillance des voies ferrées Afin de garantir les précisions nécessaires aux ouvrages les plus sensibles, GAusS Monitoring utilise les logiciels d analyses topographiques spécifiquement développés par Hyp-Arc dédiés aux mesures manuelles et automatiques. Fig 1 : Surveillance automation de la plateforme des Ardoines Ainsi, actuellement plus de 1600 m de voies ferrées sont surveillées à des fréquences de 20 min sur plusieurs gares RER et TGV en Île-de-France (Fig 1). Pour assurer la fiabilité à des rythmes si élevés, nous utilisons des théodolites de dernières générations associés aux coffrets de pilotages Vigile (Hyp-Arc, Dynaopt). Les avantages de nos solutions sont : fiabilités avec suivi d indicateur, traitement des données et gestion des alarmes en local, liaison temps réel vers la supervision. Ainsi nous pouvons garantir le fonctionnement de la surveillance même lors de coupure électrique de longue durée et une chute du réseaux 3G : les alarmes sont signalées par gyrophares et sirènes sur site en attendant a reprise du réseau 3G et GSM. Surveillance des ouvrages enterrés En plus des ouvrages en surface, les ouvrages enterrés sont fortement impactés par le creusement des tunnels dans un sous-sol densément exploité. Ainsi pour répondre aux contraintes spécifiques de ces ouvrages : accessibilités, milieux corrosifs et explosifs, effluents et embâcle, et d assurer une mesure quelques soient les conditions hydrauliques, GAusS propose la mise en place de dispositif de mesure fibre optique pouvant être mis en œuvre à moindre coût lors de travaux de confortement ou sur tout ouvrage. En plus des avantages des mesures par fibres optiques (ATEX), les mesures réparties (Brillouin, Raman, Rayleigh) associées à des mesures ponctuelles (Bragg) permet un suivi longitudinal continu des ouvrages et de l ovalisation de section précise. GAusS instrumente ainsi actuellement plus de 100 m de collecteur SIAAP/DEA93 (Fig. 2) qui subira la proximité immédiate d une gare et 3 tunneliers du Grand Paris. Associées à Structure & Réhabilitation, nos solutions offrent des moyens de suivis efficaces de ces ouvrages sensibles. Fig. 2 : Préparation du collecteur du Bourget

19 Votre partenaire instrumentation pour vos projets du Grand Paris GAusS Monitoring, vous propose : Une expertise dédiée aux projets du Grand Paris Une grande réactivité et une adaptabilité nécessaires aux projets d envergure Des dispositifs d instrumentation sur mesure Un système de supervision SIG évolutif et ouvert Auscultation topographique : Relevé manuel de haute précision : nivellement, relevé 3D, implantation, polygonales Suivi automatique par théodolite robotisé avec et sans prisme, antenne GPS Auscultation des ouvrages neufs (tunnel, gare) et existants (avoisinants) Instrumentation géotechnique et structurelle : Suivi des ouvrages neufs pour la construction et l exploitation (tunnel, gare) Suivi des ouvrages en interface Suivi du terrain encaissant Suivi des paramètres environnementaux Surveillance des avoisinants Surveillance vibratoire et acoustique Les membres de Gauss GIE Gauss Monitoring 2 chemin vers le Moulin Champlan Tél : / Fax : info@gauss-monitoring.com

20 L INNOVATION AU SERVICE DE VOS PROJETS Agence W «Double V» Tél Crédit photo Robin Spie batignolles génie civil conçoit et met en œuvre des solutions, processus, techniques et matériaux innovants et pertinents, garants d une réelle valeur ajoutée pour vos projets, de la conception à la réalisation, et du suivi à l exploitation des ouvrages. Spie batignolles génie civil 11, rue Lazare Hoche Boulogne-Billancourt

21 VIE ASSOCIATIVE Le congrès mondial des tunnels à Dubaï du 21 au 26 avril 2018 Philippe Millard AFTES Dubaï a accueilli le congrès mondial des tunnels (WTC) et la 44 ème assemblée générale de l Association Internationale des Tunnels et de l Espace Souterrain / International Tunnelling and Underground Space Association (AITES/ITA). Le thème général était "Le rôle de l'espace souterrain pour les villes futures". Le congrès a permis la présentation de 211 communications orales et l affichage de 141 posters, plus de 1500 participants, 130 exposants/sponsors, ce qui en fait une très bonne édition. L AFTES était bien représentée par quelques membres de l association dont son Président, Michel Deffayet qui anime un certain nombre d activités internationales notamment ITACET, ITA Committee on Education and Training et sa fondation. Sur l exposition un stand AFTES et un stand «entreprises françaises» ont été très animées et l on doit remercier à nouveau François Valin, Président du Comité Matériels, Equipements et Produits de l AFTES pour toute l énergie qu il dépense pour mener cette représentation toujours appréciée. Rendez-vous est déjà pris pour les prochaines éditions. DUBAÏ Dubaï, au bord du golfe persique, est l un des 7 Emirats de la péninsule arabique. La ville établit régulièrement de nombreux records mondiaux dans la construction et l aménagement dont la célèbre tour Burj Khalifa, actuellement la plus grande tour du monde haute de 828 m. Sa population est passée de habitants en 1980 à plus de 3 millions. Des centaines de gratte-ciel ont été édifiés et actuellement plusieurs dizaines (centaines?) sont encore en construction. Les infrastructures se développent en parallèle, aéroports, autoroutes, échangeurs impressionnants, métros, tramways, trains monorail, ports, équipements collectifs. L économie semble se focaliser sur le commerce et le tourisme. Le gigantisme et le luxe sont impressionnants. LE CONGRES 2018 Il faut rappeler qu il se déroule une année sur deux dans une ville d Europe et dans une ville hors d Europe. Les villes doivent déposer un dossier de candidature 3 ans avant et un vote des nations membres retient la ville : Dubrovnik, 2016 : San Francisco, 2017 : Bergen, 2018 : Dubaï, 2019 : Naples, 2020 : Kuala Lumpur et Copenhague, seule ville candidate pour 2021, a été acceptée à l unanimité lors de l Assemblée Générale, le mercredi 25 avril La cérémonie d ouverture et l inauguration de l exposition ont été présidées par Dawoud Al Hajri, Directeur Général de la municipalité de Dubaï et président de la Society of Engineers of Dubaï, et Tarcisio Célestino, Président de l AITES. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

22 VIE ASSOCIATIVE Rappelé par le Président de l'aites Tarcisio Célestino, le marché des travaux souterrains a représenté un chiffre d affaire de 86 Md en 2016 et la demande mondiale croît de 7% par an. Le besoin d'infrastructures urbaines, la congestion des villes, la nécessite d'économiser l'espace et les aléas climatiques portent la construction souterraine. De multiples projets plus ambitieux les uns que les autres sont envisagés, des tunnels de plus en plus grands et de plus en plus longs, de nombreux passages sous-marins ou sous-fluviaux, des réutilisations d espaces souterrains, cavités ou cavernes à des usages industriels, économiques, énergétiques, mais aussi culturels, sportifs, ludiques et même agricoles. Dawoud Al Hajri, Directeur Général de la municipalité de Dubaï et président de la Society of Engineers of Dubaï, et Tarcisio Célestino, Président de l AITES. Lors d une table ronde, Han Admiraal, Président d ITACUS, International Tunnelling and Underground Space Association's Committee, a indiqué que l'accroissement démographique demande six millions d'hectares de terres arables supplémentaires par an alors que 12 millions d'hectares disparaissaient annuellement. Des projets de fermes souterraines voient le jour pour renforcer la sécurité alimentaire face aux aléas climatiques de plus en plus violents. Il a ajouté qu aux Pays- Bas, la grêle est de plus en plus fréquente, endommageant les serres et que des projets souterrains sont en cours pour sécuriser les cultures. La session ITACUS Pr Youssef DIAB Comme il est de tradition, tous les ans lors de la conférence mondiale sur les tunnels, une session ouverte organisée par ITACUS a eu lieu à Dubaï le mardi 24 avril de 14:00 à 17:00. Plus de 100 participants ont été présents. Les thématiques fortes de cette session étaient relatives à : l La place de plus en plus forte prise par les jeunes actifs dans les activités d ITACUS. Les groupes jeunes de Pays-Bas, Suède, Nigéria et France ont témoigné de l engouement que suscitent leurs activités en lien direct avec les collectivités territoriales. Un retour sur les deux workshops organisés par le programme YPTDP (Young Professional Think Deep Program) piloté par Peter Salak à Edinburg (Ecosse) et Wroclaw (Pologne). Par ailleurs, ce groupe était présent à Kuala Lampur en février 2018, lors du neuvième forum urbain mondial, pour présenter les contributions que peut apporter l intégration de l espace souterrain dans les démarches de planification urbaine. Ceci s inscrit dans la logique d ITACUS d être à côté des urbanistes dans les villes du Sud comme à Naija au Nigeria. l Les questions de l agriculture urbaine et l alimentation. L apport que peut avoir l espace souterrain à travers des projets de fermes souterraines a été présenté. Même si les expériences ne sont pas encore nombreuses, le potentiel n est pas négligeable et des recherches méritent d être menées. Des expériences récentes à Paris et Dubaï ont été discutées lors d une table ronde finale, mais les expériences les plus avancées nous viennent des Pays-Bas et de Suisse à travers les projets de l Université de Delft et un centre suisse appelé SCAUT (Swiss Center for Underground Applied Technology). Des exemples de parkings souterrains parisiens récemment aménagés en fermes ont été présentés dans le cadre des actions de la ville de Paris et de ses bailleurs sociaux. l Les questions de la représentation urbaine à travers la réalité virtuelle ont été approchées à travers un modèle 3D appliqué par Rebecca Karlson d AECOM Suède sur le creusement d un tunnel de quelques dizaines de kilomètres dans les roches de Stockholm. L avantage de ce type de représentation technique est de pouvoir valoriser les travaux en souterrain et surtout instaurer un dialogue entre Maitre d Ouvrages, Bureaux d études, Entreprises et Citoyens. l Enfin, une bonne partie de la session était consacrée aux questions de développement urbain durable à travers 3 exposés dont 2 français, Nicolas ZIV sur la multifonctionnalité dans les nouveaux projets de tunnels urbains avec un focus sur le transport de marchandises à Lyon, Priscillia NELSON des Etats-Unis a présenté ses réflexions sur les approches intégrées et les indicateurs relatifs à la résilience des projets souterrains et enfin Youssef DIAB qui est revenu sur son article, écrit avec Manon Rodier, et publié dans TES lors du congrès de l AFTES autour la conceptualisation proposée par Edouard Utudjian. Il a tenté de démontrer le renouveau de l Urbanisme Souterrain en Île-de-France à travers des approches non planifiées par des schémas directeurs mais portés par des consortiums pluridisciplinaires (Réinventer la Métropole et Réinventer Paris 2). Cette session était l occasion de présenter des actions concrètes, mais surtout des réflexions montrant le potentiel que peut offrir le souterrain dans les perspectives fortes des villes de demain autour de l environnement et la lutte contre les changements climatiques. 20 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

23 VIE ASSOCIATIVE Les comités de l AITES, de nombreux groupes de travail et les «Young Members» ont pu se réunir pendant le week-end précédent l ouverture du congrès et ont fait l objet de résumés exprimés lors de la 2 ème partie de l assemblée générale. On peut constater dans l ensemble une très bonne dynamique avec des résultats intéressants même si certains responsables de groupe de travail demandent une meilleure représentation et davantage de suites concrètes. L AITES regroupe 75 Nations et a accueilli cette année la Nouvelle-Zélande. Ce pays a effectué 300 millions de dollars par an sur les 5 dernières années, a des projets de 2.5 Mds, notamment dans les transports publics et les ouvrages d assainissement ; son association comprend 55 membres, 10 entreprises. L AITES comprend en 2018, 173 membres collectifs et 93 membres individuels. Son budget annuel est de l ordre de QUELQUES ANNONCES l Il est projeté d instituer la fête internationale des tunnels le 4 décembre. l La prochaine cérémonie des ITA Tunnelling Awards se tiendra le 7 novembre 2018 lors du 20 ème Chinese Tunnel and Underground works Conference (CTUC) qui se tiendra à partir du 5 novembre à Chuzhou-Nanjing. Il y sera décerné 9 prix suivant les catégories suivantes : - projet majeur de l année plus de 600M ; - projet de l année entre 50 et 500M ; - projet de rénovation jusqu à 50M ; - projet technique innovant ; - produit ou équipement innovant ; - concept novateur d espace souterrain ; - initiative de sécurité de l année ; - initiative en matière de développement durable ; - jeune ingénieur de travaux souterrains de l année. Deux nouveaux livres ont été présentés : - " Underground Spaces Unveiled: Planning and creating the cities of the future " par Han Admiraal et Antonia Cornaro, Président et Vice-présidente du Comité ITACUS. Le livre explore une nouvelle façon de penser les espaces souterrains, les visions intégratrices de tous les acteurs: urbanistes, aménageurs, architectes, géologues, ingénieurs... Il est présenté un aperçu global des concepts innovants en cours partout dans le monde en soutenant l'idée de l'espace souterrain comme levier du développement durable comme les fermes souterraines, les tunnels multifonctionnels, les stockages, les réutilisations de cavités, etc. - " The emerald book ", ou code des pratiques contractuelles dans les travaux souterrains avec ses incertitudes géologiques, présenté par Matthias Neuenschwander (animateur du groupe de travail n 3 de l AITES) pour les différents types de marchés intégrant l évaluation des risques et des coûts. Les dernières relectures seront achevées pour juin et l édition projetée en décembre La FIDIC (Fédération Internationale des Ingénieurs-Conseils) et l AITES se sont associées pour la rédaction de ce nouvel ouvrage. Dans un livre récent, Han Admiraal et Antonia Cornaro dévoilent le potentiel et la richesse de l espace souterrain au service des villes de demain. Ils analysent d une manière pédagogique les enjeux relatifs à cet espace souvent considéré comme un espace fonctionnel de service pour les infrastructures et l aménagement aérien. Ce livre a fait l objet de présentation officielle lors de la conférence d ouverture de du congrès international de l Association Internationale d Espace Souterrain (AITES) à Dubaï. Le principal avantage de l espace souterrain en matière d économie de ressources foncières est rappelé, mais la ligne directrice de l ouvrage va au-delà des questions foncières pour traiter de la valorisation environnementale, énergétique et climatique pour inscrire, cet espace, dans une perspective originale de développement durable opérationnel en respectant le nouvel agenda des Nations Unies. Cette vision opérationnelle doit pousser à intégrer l espace souterrain dans les politiques urbaines et dans les projets d aménagement proposés. L analyse est présentée à travers des exemples, des illustrations et des réflexions issues de l expertise des auteurs qui sont les co-présidents d ITACUS. Les exemples français sont mis en avant car ils constituent des réponses historiques et conceptuelles intéressantes. Une bonne place est donnée aux travaux d Edouard Utudjian et à l histoire emblématique des Halles à Paris. La couverture de l ouvrage illustre parfaitement la richesse française dans le domaine! Ce livre est rédigé pour les décideurs publics, aménageurs, urbanistes, financeurs, architectes, ingénieurs même si nous pensons que le volet modélisation méritait une place plus importante. En effet, l avenir de l espace souterrain est dans les approches intégrées à mettre en place. Le livre fait aussi la part belle aux questions de la densité et l étalement urbain. L image du surcoût lié aux ouvrages souterrains est approfondie et les auteurs illustrent, à travers de bons exemples, les compromis possibles au service de projets de qualité. L ouvrage est organisé en 10 chapitres. Le premier traite des interfaces entre le souterrain et l aérien. Ces premiers mètres d interface sont importants comme le rappelaient déjà Hénard et Utudjian. Le deuxième chapitre démontre les apports du souterrain et de son urbanisme à l aménagement durable. Le volet historique est abordé dans le troisième chapitre. Le quatrième chapitre propose des pistes de réflexion sur la place du souterrain dans l aménagement et les questions linéaires, ponctuelles et surtout les questions de propriétés du souterrain. Le chapitre 5 est dédié à l intégration nécessaire entre systèmes et espaces urbains, les exemples de Singapour et Hong-Kong sont présentés. Le chapitre 7 réfléchit sur la place possible de l espace souterrain dans les villes de demain. Les chapitres suivants traitent des questions de développement durable à travers les volets sociaux, économiques, environnementaux et surtout gouvernance urbaine, pour finir au chapitre 10 sur l impact des "perturbations" actuelles dans le monde urbain, et en particulier les nouvelles mobilités et les objets connectés sur l espace souterrain. En résumé, ce livre de référence trace l histoire de l intervention humaine dans le sous-sol les premières mines et carrières jusqu'aux stratégies innovantes de l'espace souterrain de Singapour et Hong Kong. Il se projette également dans le futur pour que l espace urbain soit un vecteur du développement urbain durable. L'exploitation non planifiée de l'espace souterrain conduit à une désorganisation souterraine avec peu de place pour un développement raisonnable. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

24 VIE ASSOCIATIVE RENDEZ-VOUS A NAPLES pour le WTC 2019 Comme indiqué ci-dessus la prochaine édition se tiendra à Naples du 3 au 9 mai. L AFTES souhaite une participation très active des membres de l association à ce congrès (programme ci-dessous) dans un pays très proche et avec lequel elle entretient depuis toujours un partenariat très actif et très cordial. Une forte affluence est déjà prévue et il y a lieu de prévoir les réservations de participation au plus tôt. n Composition du Bureau de l AFTES Le Président de l AFTES Michel Deffayet est entouré de : l Hubert Tournery, Vice-Président ; l Jean Guillaume, Trésorier et Chargé de missions ; l Michel Pré, Président du Comité Technique ; l Bruno Barroca, Président du Comité Espace Souterrain ; l Arnaud Taillandier, Président du Comité des Jeunes ; l Denis Branque, Président du Comité Education ; l Philippe Millard, Président du Comité des Congrès ; l François Valin, Président du Comité Matériel, Equipements, Produits. Michel Lallement est membre de droit du Bureau en tant que représentant des entreprises de travaux souterrains. Le Bureau, en application des nouveaux statuts de l Association, s appuie sur : Six comités : l Le Comité Technique ; l Le Comité Espace Souterrain ; l Le Comité Éducation ; l Le Comité des Jeunes ; l Le Comité Matériels, Équipements et Produits ; l Le Comité des Congrès. Un Secrétariat Général : l Sakina Mohamed pour la composante administrative ; l Alain Mercusot pour la composante technique ; l Marie-Christine Michel pour la composante communication. 22 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

25 COMMUNITY LIFE The World Tunnel Congress in Dubaï from the 21 st to the 26 th of April Philippe Millard AFTES Dubai hosted this year s World Tunnel Congress (WTC) and the 44th General Assembly of the International Tunnelling and Underground Spaces Association (ITA). The general theme was "The role of underground spaces for future cities". The Congress hosted the presentation of 211 spoken papers and the display of 141 posters, more than 1500 participants, 130 exhibitors/sponsors, making it a very good edition. AFTES was well represented by some members of the association including its President, Michel Deffayet, who leads a number of international activities including ITACET (ITA Committee on Education and Training and its foundation). On the exhibition front, an AFTES booth and a "French companies" stand were very lively and François Valin, Chairman of the AFTES Materials and Products Committee, must be thanked again for all of the energy he gave to this representation which was as appreciated as ever. The date is already set for future editions. DUBAI Dubai, on the shores of the Persian Gulf, is one of the 7 emirates of the Arabian Peninsula. The city regularly sets numerous world records in construction and development including the famous Burj Khalifa Tower, the tallest tower in the world today, standing at 828 m high. Its population has grown from 265,000 in 1980 to more than 3 million. Hundreds of skyscrapers have been built and currently several tens (hundreds, perhaps) are still under construction. Infrastructures are developing in parallel, airports, highways, impressive interchanges, subways, trams, monorail trains, ports, community facilities. The economy seems to be focused on trade and tourism. The level of gigantism and luxury are impressive. THE 2018 CONGRESS It should be mentioned that it takes place every other year in a city in Europe and in a city outside of Europe. Cities must file an application 3 years in advance and a vote of the member nations will see the city selected. 2015: Dubrovnik, 2016: San Francisco, 2017: Bergen, 2018: Dubai, 2019: Naples, 2020: Kuala Lumpur and Copenhagen, the only candidate city for 2021, was unanimously accepted at the General Assembly on Wednesday, April 25, The opening ceremony and inauguration of the exhibition were chaired by Dawoud Al Hajri, Director General of the Municipality of Dubai and President of the Society of Engineers of Dubai, and Tarcisio Celestino, President of the ITA. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

26 COMMUNITY LIFE As noted by ITA President Tarcisio Celestino, the underground works market represented a turnover of 86 billion in 2016 and global demand grew by 7% per year. The need for urban infrastructure, congestion in cities, the need to save space, and the vagaries of the weather all relate to underground construction. Many projects, some more ambitious than others, are envisaged, ever bigger and ever-longer tunnels, many underwater or sub-fluvial passages, reuse of underground spaces, cavities or caves for industrial, economic, energy, but also cultural, sports, recreational and even agricultural uses. Han Admiraal, President of ITACUS (International Tunnelling and Underground Space Association s Committee), said at a roundtable that population growth requires six million hectares of additional arable land per year while 12 million hectares disappeared annually. Underground farm projects are emerging to enhance food security in the face of increasingly violent weather events. He added that in the Netherlands, hail is becoming more and Dawoud Al Hajri, Director General of the Municipality of Dubai and President of the Society of Engineers of Dubai, and Tarcisio Celestino, President of the ITA. more frequent, damaging greenhouses, and that underground projects are under way to secure crops. The ITACUS session Pr Youssef DIAB As is customary every year at the World Tunnel Conference, an open session organized by ITACUS was held in Dubaï on Tuesday, April 24th from 2 to 5 pm. More than 100 participants attended. The main themes of this session were related to: l The growing role of young workers in ITACUS activities. Youth groups from the Netherlands, Sweden, Nigeria and France have shown the enthusiasm generated by their activities in direct connection with local authorities. Feedback on the two workshops organized by the YPTDP (Young Professional Think Deep Programme) led by Peter Salak in Edinburg (Scotland) and Wroclaw (Poland). In addition, this group was present in Kuala Lampur in February 2018, at the Ninth World Urban Forum, to present the contributions that underground space integration can make to urban planning processes. This is part of ITACUS plan to work alongside urban planners in southern cities like Naija in Nigeria. l Issues of urban agriculture and food. The contribution that underground spaces can make through underground farm projects was presented. Although the experiments are not yet widespread, the potential is not negligible and research merits further exploration. Recent experiences in Paris and Dubai were discussed at a final roundtable but the most advanced experiences come from the Netherlands and Switzerland through projects at the University of Delft and a Swiss centre known as SCAUT (Swiss Centre for Underground Applied Technology). Examples of underground car parks in Paris recently converted into farms were presented as part of the actions of the city of Paris and its housing associations. l The questions of urban representation through virtual reality were approached through a 3D model applied by Rebecca Karlson of AE- COM Sweden on the digging of a tunnel of a few tens of kilometres into the rocks of Stockholm. The advantage of this type of technical representation is to be able to promote underground works and especially to establish a dialogue between Project Managers, Design Offices, Companies and Citizens. l Finally, a good part of the session was dedicated to the issues of sustainable urban development through 3 presentations, including 2 in French, Nicolas ZIV on multifunctionality in new urban tunnel projects with a focus on the transport of goods in Lyon, Priscilla NELSON from the United States presented her thoughts on integrated approaches and indicators related to the resilience of underground projects and finally Youssef DIAB who returned to his article, written with Manon Rodier, and published in TES at the AFTES congress on the design proposed by Edouard Utudjian. He demonstrated the renewal of Urban Planning in the Île-de-France through approaches not planned out in master plans but supported by multidisciplinary consortia (Reinventing the Metropolis and Reinventing Paris 2). This session was an opportunity to present concrete actions but also thoughts showing the potential that the underground can offer in the main perspectives of the cities of tomorrow for the environment and the fight against climate change. 24 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

27 COMMUNITY LIFE The ITA s committees, numerous working groups and "Young Members" met over the weekend before the opening of the congress and these meetings were summarised during the 2 nd part of the general meeting. On the whole, we saw a very good dynamic with interesting results, even if some work group leaders demand better representation and more concrete consequences. The ITA brings together 75 nations, and this year hosted in New Zealand. This country has spent $300 million a year over the last 5 years, has projects of $2.5 billion, including public transport and sanitation; its association includes 55 members, 10 companies. In 2018, the ITA included 173 collective members and 93 individual members. Its annual budget is around 900,000. Announcements l The International Tunnel Festival is planned for December 4 th. l The next ITA Tunnelling Awards ceremony will be held on November 7, 2018 at the 20th Chinese Tunnel and Underground Works Conference (CTUC) to be held from November 5 in Chuzhou- Nanjing. There will be 9 prizes awarded for the following categories: - major project of the year over 600m; - project of the year between 50 and 500m; - renovation project up to 50m; - innovative technical project; - innovative product or equipment; - innovative underground spaces concept ; - safety initiative of the year; - sustainable development initiative; - young underground engineer of the year. Two new books were presented: l "Underground Spaces Unveiled: Planning and Creating the Cities of the Future" by Han Admiraal and Antonia Cornaro, Chair and Vice Chair of the ITACUS Committee. The book explores a new way of thinking about underground spaces and the integrative visions of all stakeholders: urban planners, developers, architects, geologists, engineers... A global overview of the innovative concepts underway around the world is presented, supporting the idea of underground space as a lever for sustainable development, such as underground farms, multifunctional tunnels, storage, cavity reuse, etc. - "The emerald book", or code of contractual practices in underground works, with its geological uncertainties, presented by Matthias Neuenschwander (facilitator of the ITA Working Group No. 3) for different types of contracts, integrating the evaluation of risks and costs. The last proof-reading will be completed by June and publishing is planned for December The FIDIC (International Federation of Consulting Engineers) and ITA have joined forces to draft this new book. In a recent book, Han Admiraal and Antonia Cornaro (see blurb or cover) unveil the potential and wealth of underground spaces for the cities of tomorrow. They analyse, in a pedagogical manner, the issues relating to this space, often considered as a functional service area for infrastructure and air-conditioning. This book was officially presented at the opening conference of the International Congress of the International Tunnelling and Underground Space Association (ITA) in Dubai. The main advantage of underground spaces in terms of saving land resources is noted, but the guideline goes beyond land issues to address the environmental, energy and climatic recovery to place this space into an original perspective for sustainable development, one that is in line with the new United Nations agenda. This operational vision must push for the integration of underground spaces into urban policies and proposed development projects. The analysis is presented through examples, illustrations and reflections from the expertise of the authors who are co-presidents of ITACUS. The French examples are put first because they constitute interesting historical and conceptual solutions. A good section is given to the works of Edouard Utudjian and the emblematic history of Les Halles in Paris. The cover of the book perfectly illustrates French expertise in the field! This book is written for policy makers, city planners, urban planners, financiers, architects, engineers even if we think that the modelling section deserved more attention. Indeed, the future of underground spaces is in these integrated approaches to be put in place. The book also focuses on issues of density and urban sprawl. The image of the additional cost related to underground works is explored and the authors illustrate, through good examples, the possible compromises for quality projects. The book is written over 10 chapters. The first deals with the interfaces between the underground and above ground. These first interface metres are important as Hénard and Utudjian already noted. The second chapter demonstrates the contribution of the underground and its urbanism to sustainable development. The historical aspect is addressed in the third chapter. The fourth chapter offers some reflections on the place of the underground in layout and linear and one-off questions, and especially questions on underground properties. Chapter 5 is dedicated to the necessary integration between systems and urban spaces, where examples from Singapore and Hong Kong are presented. Chapter 7 reflects on the possible place of underground spaces in the cities of tomorrow. The following chapters deal with issues of sustainable development through the social, economic, environmental and, above all, urban governance aspects, and finally in chapter 10 on the impact of current 'disturbances' in the urban world, and in particular new mobility and connected objects over underground space. In summary, this reference book traces the history of human intervention underground, from the first mines and quarries to the innovative strategies of underground spaces in Singapore and Hong Kong. It also plans for the future so that urban spaces become a vector for sustainable urban development. Unplanned operation of underground spaces leads to underground disruption with little room for reasonable development. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

28 COMMUNITY LIFE MEETING IN NAPLES for WTC 2019 As mentioned above, the next edition will be held in Naples from May 3rd to 9th. AFTES hopes to see a very active participation of association members in this congress in a country that is very close-by and with which it has always maintained a very active and cordial partnership. High attendance is already expected, and it would be best to make your reservations at your earliest convenience. n Composition of the AFTES Bureau for Michel Deffayet, AFTES President, is surrounded by: l Hubert Tournery, Vice President; l Jean Guillaume, Treasurer and in charge of missions; l Michel Pré, President of the Technical Committee; l Bruno Barroca, President of the Underground Space Committee; l Arnaud Taillandier, President of the Youth Committee; l Denis Branque, President of the Education Committee; l Philippe Millard, President of the Convention Committee; l François Valin, President of the Equipment and Products Committee. Michel Lallement is an ex-officio member of the Bureau representing underground work companies. The Bureau, in application of the new statutes of the Association, relies on: six committees: l Technical Committee; l Underground Space Committee; l Education Committee; l Youth Committee; l Equipment and Products Committee; l Congress Committee. and a General Secretariat: l Sakina Mohamed for the administrative component; l Alain Mercusot for the technical component; l Marie-Christine Michel for the communication component. 26 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

29 ARRÊT DES VENUES D'EAU EN OUVRAGES SOUTERRAINS Procédés de Drainage et d'etanchéité Les procédés D/NOX et TECTOPROOF, des solutions performantes et fiables pour étancher l intrados des ouvrages souterrains en neuf ou en réhabilitation. Faible épaisseur des procédés - Le gabarit du tunnel n est pas modifié. Facilité d intervention - La mise en œuvre s effectue après le coulage du béton, ce qui facilite grandement la planification des travaux. Rapidité des travaux - Pas d interruption d exploitation. Souplesse d exécution - Adaptation aux géométries variables des ouvrages, à leurs contraintes et à leurs sollicitations. Garanties et pérennité - Obtention d une étanchéité totale de l ouvrage. Résistance au feu - Conformité à la Note N 25 du CETU. Sécurité des usagers - Le traitement des venues d eau protège les équipements routiers des effets des cycles gel/dégel. Les procédés D/NOX et TECTOPROOF ont été mis en oeuvre sur de nombreux chantiers de tunnels. Ils bénéficient tous d'eux d'un Avis d'expert AFTES. Système de drainage pour le traitement des infiltrations en intrados Système d étanchéité liquide armé en intrados (SEL-A) Depuis plus de 40 ans, SPPM conçoit et développe des procédés innovants de cuvelage et d étanchéité pour protéger vos ouvrages. 27 rue Raffet Paris - Tél. : Fax : Informations et liste des produits sur sppm.fr - contact@sppm.fr

30 Sika ViscoCrete Krono 867 SUPERPLASTIFIANT POUR VOUSSOIRS ET PRÉFABRICATION ÉTUVÉE Sika ViscoCrete Krono 867 a été développé afin de répondre aux attentes des producteurs de voussoirs pour tunnels mais pas uniquement. Il est tout à fait adapté pour les productions de pièces des process étuvés. Principaux avantages : Puissance et forte réduction d eau. Résistances initiales très élevées avec étuvage. Beaux parements. Robuste. Bon comportement à la vibration. Faible viscosité des bétons. Service lecteur : bpe@fr.sika.com

31 VIE ASSOCIATIVE The Belgian Tunnel Expertise worldwide Séminaire annuel de l ABTUS Bruxelles, 27 mars 2018 Maurice Guillaud, AFTES Cette année, l ABTUS (Association Belge des Tunnels et de l Espace Souterrain) avait innové en organisant sur une demi-journée seulement à la fois son séminaire technique annuel, son assemblée générale et le cocktail de clôture. Autre innovation, le séminaire s est tenu presque entièrement en anglais, sans traduction simultanée (*). Huit orateurs se sont succédé au pupitre, devant un parterre d une cinquantaine de participants, dans une des salles de réunion du nouveau siège d Engie, situé près de la Gare du nord de Bruxelles. Quant à l AG, tenue avant le séminaire, elle confirma la réélection à la présidence de l ABTUS de Yohan Mignon, assisté de Didier De Bruyn, vice-président et de Bart De Pauw, secrétaire général. 1. Segmental lining tunnel in Algeria, by Dirk Derycke (Denys) The aim of the project was the protection of the eastern part of Algiers which had suffered a lot of damage in the past due to flooding. The project was tendered in 2 separate contracts: l the main evacuation sewer DN4000, Dirk Derycke. 3 km long (Fig. 1) constructed with an Herrenknecht TBM (Lot1); l the rehabilitation of the existing sewer (Fig. 2) in open trench (Lot2). These contracts were awarded to Denys in December The works were achieved in April 2018; the technical problems such as crossing obstacles (railway, highways, metro tunnel, etc.) were solved without too many difficulties whereas several administrative and logistical problems (customs, delays of payments, availability of cement, steel, etc.) had to be overcome. Fig. 1: View of the sewer tunnel. Fig 2.: Rectangular reinforced concrete elements 5m x 3m installed in open trench between sheet piles (*) Les lecteurs intéressés par une ou plusieurs conférences résumées ici peuvent faire la demande du texte complet (sous forme pwp) au Secrétariat de l ABTUS TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

32 VIE ASSOCIATIVE Wouter Roels. Xavier Deckers. 2. Tunnel experiences in Denmark by Wouter Roels (Smet Group) Smet had 3 major experiences of projects in Denmark: 1) Helsinge DN m long stormwater tunnel as the main contractor ( ). 2) Copenhagen DN m as JV ( ) Crossing the harbour and the Kalvebod Brygge (Fig. 3). 3) Østerbro DN m as JV ( ) -stormwater tunnel. Fig. 3: Copenhagen DN m 3. Fire safety improved by upgrading ventilation in the Amsterdam Metro by Xavier Deckers (FESG) Fire Engineered Solutions Ghent (FESG) is a fire science and engineering firm based in Belgium and Sweden which started as a spin-off company of the Ghent University. In addition to his presentation on the Amsterdam metro, Xavier mentioned the attractive Norvegian market for FESG and similar firms (more than 1140 tunnels under operation, 50 tunnels under construction, 150 tunnels under planning, 33 sub-sea tunnels ) and the interesting lessons learned from some large fire incidents occured from 2011 to 2017 (Fig. 4). Fig. 4: View of a fire test 4. Operation of tunnels after a fire incident : the residual properties of concrete by Vesselin Venkov (Promat) l Two methods are used worldwide to protect concrete structures for tunnels; n Thermal protection on the concrete (boards, spray, etc ); Vesselin Venkov. n Addition of PP fibres (average 2 kg/m³) to the concrete mix. l Those methods are commonly accepted to be equal in terms of fire behaviour of the structure but a literature research has shown no supporting data. These observations led to the development of a project to evaluate the residual mechanical and durability properties of concrete after fire exposure. The influencing parameters are: l The fire curve (ISO, HCM); l The concrete composition (% of PP fiber concrete vs «normal» concrete); l The type of passive fire protection (protected or not). The author concludes that the two protective solutions are absolutely not equal in terms of consequences for the concrete structure: l With PP fiber concrete - Important losses in durability and mechanical strength are expected. - Loss in durability means a decrease of life expectancy of the concrete structure. - Loss in mechanical strength could result in premature failure during the fire and especially after the fire. - Need for good assessments after the fire of both above properties (not easy!). - Need for appropriate repair measures (cutting back to the sound concrete) (costly!). - Additional socio-economical costs due to closure of the tunnel for a long period. l With normal concrete and passive fire board protection - It is the best cost efficient way of repairs: simply replacing the boards is enough. 5. Le projet CIGEO de stockage profond des déchets radioactifs à la lisière des départements de la Meuse et de la Haute-Marne par Serge Godart et Davina d Orazio (Tractebel) Les objectifs du projet de stockage profond de déchets radioactifs Cigéo (acronyme de centre industriel de stockage géologique) sont : Serge Godart. Davina d Orazio 30 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

33 VIE ASSOCIATIVE Fig. 5 : Projet Cigéo. l Protéger l homme et l environnement des déchets radioactifs tant qu ils présentent un risque de dangerosité, c est-à-dire pendant des centaines de milliers d années, en confinant la radioactivité. l Ne pas reporter la charge de la gestion de ces déchets sur les générations futures. Le "stockage réversible profond" a été retenu par la France et par de nombreux pays comme LA solution de gestion sûre sur le très long terme. S il est autorisé, Cigéo sera implanté à la limite des départements de la Meuse et de la Haute-Marne, (Fig. 5) où l Andra mène des études depuis près de vingt ans. 6. The construction of the Line 17 (Fig.6) and station Le Bourget Airport on the Grand Paris Express par Pierre Vandenbossche (SWECO) Pierre Vandenbossche. Pierre Vandenbossche gives the general features of the project, the list of the parties involved (engineers, contractors, suppliers, etc.) with a Fig. 7: Le Bourget Airport underground station. particular focus on the construction of the Le Bourget Airport underground station (Fig. 7). Main Milestones: Start of Pre-design: May 16 Start of Preparatory Works: February 18 Publication of tender documents Civil Works: March 18 End of Detailed Design Architecture: November 18 Start of Civil works: February 19 Station Le Bourget Aéroport for Olympic: Summer The Rotterdamse Baan by Sam De Houwer (Wayss & Freitag) This is a 301 mio design, build & 15-year maintenance contract for building the 3.5 km long connection between the national motorway system and the inner city of Rotterdam. The contract was signed on Dec 4 th, 2015 for a commissioning on June 1 st, The contract includes a twin-tube TBM bored tunnel (see characteristics Fig. 8). Sam De Houwer. Fig. 6: Line 17 North. Fig. 9: View of the slurry shield. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

34 VIE ASSOCIATIVE Fig. 8: TBM Description and Characteristics. 8. The Velser tunnel (The Netherlands) Integrated BIM for the failure-free retrofitting of a motorway tunnel : innovation creates a fixed link between contractor and stakeholders by Jan Van Steirteghem (Besix). Jan Van Steirteghem. Jan Van Steirteghem, director of the Engineering Department of BESIX, explains how Building Information Management can help to renovate a motorway tunnel in a failure free way. The main challenges for this project were: l Quality of the existing information (as build information of over 60 years old); l Legislative requirements (new European and national laws on tunnel safety); l Complexity due to high density and the safety equipment; l (Last but certainly not least) The crazy deadlines. The Velser tunnel in the 50 s. The point cloud was used to build a BIM model on a need-to-know basis directly from the point cloud extracted from the laser. As a result we had -after only a couple of weeks- a very accurate and correct model of the as-is situation. l object-oriented model l direct from point-cloud l model on a need-to-know basis l point-cloud always in background The conclusions and recommendations of Jan Van Steirteghem were : 1. Information Management should be part of overall Project Strategy. 2. Integrating all information (geometrical and non-geometrical) pays off! 3. Information developed during the subsequent project stages is an asset with a tangible value. 4. Discussing risks an opportunity with the client with respect to information can help to build a strong relationship based on trust which will lead to a win/win situation. n 32 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

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36 TUNNELING GROUND CONTROL TECHNOLOGIES Consolidation Water Sealing Cavity Filling Bolting Respirez la différence Air propre-technologies de pointe Made in Germany Sécurité & Environnement Remplacement complet de voies et ballast pour le métro : aérage et mesures en continu par CFT Dépoussiérage Ventilation Refroidissement Normlifter Membre du groupe CFH CFT France S.A.R.L. 3 Rue des Rancy Lyon, France Tél info@cftfrance.com FA_CFT_1316_Anzeige_185x130_FR.indd :24

37 Essais de désenfumage Tunnel de Caluire, France 5 JUILLET ÉPERNON (28) Essais CENTRE D ESSAIS AU FEU ACCRÉDITATION N PORTÉE DISPONIBLE SUR 9 In situ - Essais de désenfumage - Exercices de sécurité - Diagnostic aéraulique 9 En laboratoire - Essais de comportement au feu (sous sollicitation de type ISO, HCM, RWS...) - Avis d expert Ingénierie de la sécurité incendie 9 Développement de feu 9 Comportement de la structure + 33 (0) promethee@cerib.com / labo-promethee.fr / Cerib - CS / Épernon cedex France

38 Service Travaux Spéciaux 346, rue du Maréchal Juin Z.I. de Vaux-le-Pénil - BP Melun Cedex Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) sts@sade-cgth.fr

39 DOSSIER INNOVATIONS DOSSIER INNOVATIONS Le sujet de l'innovation a suscité un grand intérêt de la part des acteurs des travaux souterrains, qu'elle porte sur la conception des outils de production ou sur des nouveautés dans le cadre de la conception ou de la réalisation des tunnels (par exemple, revêtement préfabriqué) ou encore sur les impacts sur leur environnement. Le dossier que nous consacrons à ce thème comportera deux parties, la première portera sur les présentations d'innovations faites lors du Congrès AFTES 2017 dont l'intérêt dépasse l'application qui en a été faite lors du projet (dans le présent numéro de TES), et la seconde partie, publiée dans TES n 265 (3 ème trimestre 2018), s'orientera sur des innovations faites dans le cadre des chantiers de tunneliers. Il ne fait aucun doute que l'expérience acquise dans le monde par les acteurs français de travaux souterrains ne cessera d'alimenter ce thème qui sera d ailleurs celui de notre prochain Congrès en The subject of innovation has drawn a great deal of interest from those involved in underground works, whether it be for the design of production tools, or new methods for the design or construction of tunnels (for example, prefabricated lining) or in the impact on their environment. The study we are dedicating to this theme will be in two parts. The first one will be about the presentations of innovations made during the 2017 AFTES Congress, whose interest goes far beyond their application during the project (in this issue of TES), and the second part, published in TES issue 265 (3rd quarter of 2018), will focus on innovations made with tunnel-boring machines. There is no doubt that the experiences gained around the world by French underground works stakeholders will continue to feed into this theme. One that will be central to our next Congress in 2020.

40 DOSSIER INNOVATIONS Retour sur le Congrès PARIS 2017 Capitaliser la richesse des expériences passées et innover Michel Pré Président du Comité Technique AFTES Introduction L appel à communications pour le Congrès de l AFTES PARIS 2017, dont le thème général était, rappelons-le, «Espace Souterrain, Notre Richesse», a rencontré un succès remarquable auprès de tous les professionnels du secteur. En effet, la Commission Scientifique a pu retenir 139 communications, toutes d excellente qualité, soit une augmentation de près de 40% par rapport au Congrès Nous revenons ici sur le thème C «Capitaliser la richesse des expériences passées et innover». Il s agissait de donner l opportunité aux entreprises, urbanistes, architectes, maîtres d œuvre et maîtres d ouvrages de partager les expériences vécues, qu il s agisse de réussites, mais également de difficultés rencontrées lors de la construction des ouvrages souterrains, en mettant en évidence en particulier les solutions innovantes. Le résultat a été à la hauteur, avec au total 41 communications retenues. 1. Les revêtements préfabriqués de tunnels, recherche et développement Les propositions sur ce sous-thème ont été particulièrement nombreuses puisqu on dénombre 11 articles sous cette rubrique Aspects généraux de conception En matière de conception, l article de Medhi Bakhshi et Veyria Nasri «Analyse et dimensionnement des voussoirs préfabriqués» offre un panorama complet des méthodes de dimensionnement des voussoirs préfabriqués, à travers un passage en revue de nombreuses normes et recommandations. Il fait une incursion dans le domaine du dimensionnement des voussoirs en béton fibré, domaine dans lequel les recommandations se sont multipliées ces dernières années, et une comparaison entre elles est la bienvenue. L article de Bruno Demay «Analyse du comportement des joints de voussoirs préfabriqués en béton» complète ce premier article en mettant l accent sur une question centrale pour le projeteur, à savoir le mode de prise en compte des joints. Il est à noter qu il remet à l honneur la méthode de Pieter Janssen développée dans les années 1980, un peu éclipsée depuis dans la pratique par la méthode très forfaitaire de Muir Wood. Or la méthode de Janssen a l avantage de «coller» au fonctionnement physique du joint, et peut, plus aisément que par le passé, être implantée dans les logiciels de calcul Voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques Pas moins de quatre articles abordent le domaine des voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques, à tel point que l acronyme BRFM (ou, en anglais SFRC pour Steel Fiber Reinforced Concrete), risque bien de s imposer au même titre que «TBM» pour les tunneliers! L article de Reza Osgoui et al, «Certains aspects de conception des voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques des tunnels dans les projets de métro» met en avant les savoir-faire d une ingénierie spécialisée depuis longtemps dans le domaine, et les références sur lesquels il s appuie, dont beaucoup sont partagées avec celles de la Recommandation du GT 38. Une confrontation avec celle-ci méritera sans doute d être menée pour identifier les apports réciproques. 38 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

41 DOSSIER INNOVATIONS Figure 1 : Armatures GFRP (article de A.Giamundo et al). Les trois autres articles ont en commun de relater des expériences concrètes : l L article de Gabriel Gauguelin et al, «Étude de l effet de la poussée du tunnelier sur des voussoirs de tunnel en béton renforcé de fibres métalliques» décrit les expérimentations menées sur les voussoirs temporaires de la station Mairie de Saint-Ouen sur la ligne 14 Nord à Paris. Celles-ci ont principalement porté sur l effet de la poussée du tunnelier sur ces voussoirs. Il est à noter qu au vu des résultats obtenus, un tronçon de voussoirs définitifs a été réalisé lui aussi avec des voussoirs BRFM, ce qui, tout en constituant une première en France, permettra d en suivre le comportement à long terme. l L article de Benoît de Rivaz et al, «Ligne 2 du Tramway de Nice Voussoirs préfabriqués en béton renforcé de fibres d acier» décrit une autre expérience menée avec succès dans le dimensionnement de voussoirs temporaires en BRFM. l L article d Antonio Caratelli et al, «Ligne Rouge du métro de Doha voussoirs en béton fibré, étude expérimentale des joints longitudinaux» rapporte un programme expérimental réalisé au sein du Centre de Recherche des Tunnels de l Université Tor Vergata de Rome dont il a pu être tiré profit pour la conception des voussoirs du projet de la Ligne Rouge du métro de Doha Armatures en fibre de verre dans les voussoirs préfabriqués En France, la substitution des armatures en acier par des armatures en fibre de verre se généralise s agissant des tympans en panneaux de parois moulées destinés à être percés par les excavations de tunnels (les «soft eyes»). Il est remarquable que pas moins de quatre articles, tous d origine italienne, présentent cette substitution dans les voussoirs préfabriqués de tunnel, au point là aussi de promouvoir l emploi d un autre acronyme, GFRP pour Glass Fiber Reinforced Polymeres. Tous soulignent les deux intérêts principaux de celleci : résistance aux environnements agressifs et facilité de découpage. l Alberto Meda et al, «Armatures en barres en fibre de verre pour voussoirs de revêtement des tunnels mécanisés» : il rapporte des résultats intéressants d essais de flexion et d essais d armatures en angle de voussoirs sous charges concentrées. l Anna Aniello Giamundo et al, «L utilisation de matériaux en fibre de verre dans les travaux au tunnelier» : il propose un panorama général. l Angelo Caratelli et al, «L optimisation du renforcement en fibre de verre dans les voussoirs des tunnels préfabriqués» : il explore différentes dispositions et formes possibles de cages d armatures en fibre de verre. l Marco Arduini et al, «Sujets spécifiques en relation avec la conception des cages d armatures en fibre de verre» : il aborde spécifiquement deux aspects, la tenue des cages préfabriquées lors de la manutention et les essais de flexion destinés à déterminer les caractéristiques d adhérence de ce type d armatures en fonction des diamètres et espacements Adaptation des voussoirs aux cas de terrains fortement convergents Le sujet de l adaptation du revêtement en voussoirs préfabriqués dans le cas de terrains fortement convergents, notamment dans le cas de galeries profondes fait l objet de recherches de solutions depuis plusieurs années. L article de Reza Taherzadeh et al, «Revêtement en béton doublé par un matériau compressible à son extrados pour les tunnels profonds dans un terrain poussant» a le grand intérêt d entrer dans tous les détails des bases sur lesquelles les auteurs s appuient pour proposer une solution orientée vers le cas du projet Cigeo : l les premières expériences menées dans le cadre du laboratoire de Bure ; l les essais sur les différents matériaux envisageables ; l les expériences sur d autres projets. Il acquiert de ce fait un intérêt qui va bien au-delà du projet pour lequel la solution est proposée. Il est repris intégralement dans le présent numéro de TES. 2. La maîtrise des impacts des tunnels réalisés en milieu urbain Ce sous-thème a rassemblé sept articles dont six relatent des retours d expérience de chantiers souterrains urbains très divers et confrontés chacun à des problématiques spécifiques : l le chantier du tramway de Nice (article de Sophie Minec et al) traversant un site urbain dense, et avec la particularité d un phasage qui a mené à la traversée par le tunnelier avant excavation des quatre stations souterraines ; TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

42 DOSSIER INNOVATIONS l la réalisation, dans la ville de Lodz en Pologne, d une grande gare souterraine en sous-œuvre d un pont routier existant (article de Martin Derlacz et al) ; l le percement du tunnel de Pinchat (projet CEVA à Genève) de forte section et faible couverture (article de Nicolas Kupferschmied et al) ; l la réalisation du double tube formant la nouvelle ligne de métro de Copenhague, dans un secteur où il s insère entre les fondations d un ensemble de bâtiments existants et les deux tubes de la ligne de métro existante, sans interruption de son trafic (premier article d Alessandro Damiani et al), puis dans un autre secteur où il passe à très faible couverture sous un grand magasin hébergé dans un monument historique, où il a fallu mettre en œuvre à la fois des renforcements du bâtiment et des injections de compensation (deuxième article d Alessandro Damiani et al) ; l la réalisation de la tranchée couverte de Sainte-Marthe à Marseille, où le contexte urbain a amené à un phasage d une grande complexité. Un septième article ne porte pas sur un tunnel urbain (il s agit du tunnel du Siaix en Savoie) mais décrit une méthode innovante pour caractériser des impacts vibratoires qui pourra être utilisée dans le cadre de projets urbains. Au-delà de l intérêt que ces articles présentent par la seule relation de retours d expérience riches en enseignements, il est à noter qu il est mis en avant de façon systématique l intérêt de la mise en œuvre de la méthode observationnelle dans la maîtrise des impacts de la construction sur son environnement urbain. Il ne s agit d ailleurs pas seulement de la maîtrise des désordres aux avoisinants, mais également de la maîtrise des coûts et des délais que ces articles mettent en avant quand ils parlent de la méthode observationnelle. Chacun souligne également l importance de l instrumentation à mettre en œuvre dans ce cadre. Et c est finalement l aspect intégré (modélisations méthodes constructives instrumentation) de ces projets qui se trouve ainsi mis en avant. Figure 2 : Dispositif de reprise de charge (article de Martin Derlacz et al). Figure 3 : Modèle de l imbrication des ouvrages du Métro de Copenhague (article de A.Damiani et al) 3. Les évolutions et innovations concernant les tunneliers Ce thème de l innovation ne pouvait pas passer à côté des innovations de ces dernières années autour de l excavation mécanisée à l aide de tunneliers Les évolutions des machines L article de Magali Schivre et Patrick Ramond «État de l art concernant les évolutions des tunneliers et de leur capacité» présente l important travail qu a mené le Groupe de Travail n 4 de l AFTES qu ils animent pour tirer les enseignements des progrès techniques des tunneliers, et plus particulièrement des tunneliers à confinement au cours des années 2000 à Ayant rassemblé une base de données sur plus de 120 chantiers réalisés au cours de cette quinzaine d années, le Groupe de Travail s est attaché à analyser un grand nombre de paramètres allant des pressions de confinement aux couples de déblocage en les mettant en rapport avec les diamètres, les natures de terrains encaissants, et en repérant leurs évolutions avec les années. Cet état des lieux confirme l extension du domaine d application des différents modes de soutènement. Conçu initialement comme un travail préliminaire à l actualisation de la Recommandation de l AFTES concernant le choix du mode de soutènement, son intérêt en l état est tel qu il sera prochainement publié par l AFTES aux côtés de sa collection de Recommandations. Les deux articles, celui de François Tremblay et al «Métro du Caire ligne 3 Modification du processus d un tunnelier en cours de projet», et celui de Karin Bäppler et al «Tunnelier à densité variable associant deux technologies de tunnelier pour sol meuble», sont une parfaite illustration de ces progrès qui conduisent à la mise au point de machines polyvalentes permettant d en étendre largement le domaine d application. Le premier article développe un exemple spécifique montrant comment, en cours de chantier, l innovation a permis de se sortir d une situation difficile, tandis que le deuxième, repris intégralement dans le présent numéro de TES, fournit de nombreux exemples qui ont permis le développement de la technique de la densité variable, et donne ainsi un aperçu précis de son domaine d application. 40 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

43 DOSSIER INNOVATIONS 3.2. L évolution des coulis et mortiers de remplissage Un premier article, de Dietmar Mähner et Matthias Hausmann, «Nouvelle conception de mortier de remplissage du vide annulaire pour tunnels construits au tunnelier», décrit les résultats d un programme de recherche développé par l Université des Sciences Appliquées de Münster destiné à la mise au point de formulations de mortier de remplissage permettant à la fois d optimiser les étapes de mise en place des voussoirs, et d offrir les meilleures conditions pour l état final de scellement du tunnel dans le terrain encaissant. Cette recherche s est particulièrement attachée à la détermination de l adaptation des caractéristiques de cisaillement et de drainage des mortiers à la géométrie et à l avancement du tunnelier. Un deuxième article, de Enrico Dal Negro et al, de l entreprise Mapei, Italie, «Comparaison entre différentes méthodes de bourrage de mortier en tunnel mécanisé avec TBM : avantages techniques et opérationnels des systèmes à deux composants» explore une autre voie, destinée à répondre aux mêmes problématiques que le précédent. Il est illustré de l exemple de plusieurs chantiers. Ces deux articles s attachent à montrer que l adéquation aux conditions réellement rencontrées durant l excavation doit se baser sur une série d observations et de mesures à réaliser en temps réel, en complément des tests préalables de laboratoire Le guidage des machines Depuis les premiers chantiers de tunnelier ayant pu bénéficier dès les années 1980 de l apparition de l informatique, le guidage des machines tire aujourd hui un profit maximum des progrès de la digitalisation. L article de Lionel Milesy et al, «CAP, 30 ans d expérience au service de l avenir» fait le point sur ces développements à partir d un de ces systèmes de guidage disponibles aujourd hui Le conditionnement du sol excavé L article de Francesca Martelli et al, d Italfer, Italie, «Principales questions liées au conditionnement et à la gestion du sol excavé avec l EPB» décrit, du point de vue du Maître d œuvre, les enjeux liés au conditionnement des terrains qui est pratiqué dans le cas du confinement à pression de terre. Il souligne en particulier les enjeux environnementaux et les réponses qu il convient d y apporter. 4. Hong Kong : un laboratoire pour des innovations remarquables L échelle des projets conduits à Hong Kong a permis aux groupes français auxquels ils ont été confiés de faire preuve d inventivité et de mettre en œuvre de nombreuses innovations, qui auront des répercussions sur les propositions techniques qui pourront être faites sur d autres projets. Figure 4 : Évolution des capacités de confinement en 20 ans (article de M.Schivre et al). Dans les numéros précédents de TES, nous avons déjà repris l apport concernant les interventions en hyperbarie, notamment par la reprise de l article de Seved Robin et al, «Projet TLMCK à Hong Kong : principales stratégies pour les travaux hyperbares». L article de Ken Kwok et all «Hong Kong MTR Shatin to Central Link COntract 1128 Tunnel sous zones sensibles» développe notamment un cas intéressant de gestion fine du confinement du tunnelier en vue de la maîtrise des tassements avec la contrainte de la faible couverture. L article de François Dudouit et Gilles Chachia «Hong Kong SCL 1103 Reconfigurer un projet et repousser les limites du tunnelier» fournit un exemple réussi de proposition de révision globale des méthodes d excavation, avec un emploi étendu du tunnelier. Le contexte était particulièrement difficile, et la réussite a tenu à l adaptation aux conditions réellement rencontrées par une application rigoureuse de la méthode observationnelle. L article de Ludovic Jeanne et al «Solutions inventives de construction en tunnel à Hong Kong : élargissement de tunnel foré en voussoirs préfabriqués et retournement du tunnelier en caverne» ressort du même esprit inventif. L article est repris intégralement dans le présent numéro de TES. 5. Les retours d expérience de projets souterrains à grande profondeur Gérard Seingre et Magali Schivre animent le groupe WG17 de l AITES, qui vient de publier un rapport sur TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

44 DOSSIER INNOVATIONS Figure 5 : Liste des projets de la base de données de l AITES. les «Défis et risques associés au creusement des tunnels à forte profondeur», objet de l article présenté. À partir d une base de données très détaillée sur 14 projets réalisés dans les 20 dernières années, ce travail souligne les familles de risques spécifiques auxquels sont exposés ces projets et propose un catalogue de contre-mesures. L article de Raffaele Zurlo et al, «Une utilisation avisée de l espace souterrain pour les infrastructures de transport : le tunnel de base du Brenner entre l Italie et l Autriche» montre comment le choix d un long tunnel, qui sera quand il sera achevé, le plus long du monde, résulte d un raisonnement vertueux quant à l utilisation de l espace pour le transport de marchandises. Il souligne aussi les solutions et logistiques et de planification des travaux, tels que la galerie pilote, mis en œuvre pour que le chantier lui-même respecte cet objectif d utilisation vertueuse de l espace. L article de Daniele Merlini et al, «Le tunnel de base du Ceneri, l expérience de la construction de la partie Sud de la nouvelle ligne ferroviaire à travers les Alpes Suisses», souligne les moyens mis en œuvre, notamment dans la gestion des risques, pour assurer la réussite dans les coûts et délais d un long tunnel profond de 15 km de longueur. L article de Luc Logier, «La galerie de Salazie Amont à la Réunion», tire les multiples leçons d un chantier qui a duré 16 ans pour la construction d une galerie hydraulique longue de 8,5 km sous 1,1 km de couverture basaltique, dont les difficultés ont souvent défrayé la chronique. Il souligne comment le projet a été adapté, non seulement en ce qui concerne les méthodes de construction, mais aussi en ce qui concerne les objectifs du projet. C est ainsi que par exemple les venues d eau ont pu être valorisées par des captages. Il est trop rare qu une publication fasse état d une telle expérience, justifiant pleinement sa publication in extenso dans le prochain numéro de TES. 6. D autres retours d expérience La richesse des présentations effectuées lors du Congrès s est par ailleurs traduite par de nombreux autres retours d expérience : l «Raccordement de la galerie hydraulique du terminal méthanier de Dunkerque aux déversoirs de la centrale nucléaire de Graveline», article de Pierre Renier et al, qui est une réalisation complexe d un raccordement souterrain entre ouvrages, sous faible couverture en communication avec la mer. 42 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

45 DOSSIER INNOVATIONS l «Tunnel ferroviaire de Monte-Carlo : retour d expérience et optimisation des travaux de réparation», article de Thomas Triquet et al, qui est un tunnel où les venues d eau et problèmes de gonflement des marnes ont nécessité des réparations dont le principe n a pas été mis au point une fois pour toutes, mais a dû être totalement repris après achèvement des premiers travaux de réparation, ceci dans un tunnel dont l exploitation est stratégique pour le réseau. l «Traitement et rétroanalyse des auscultations réalisées dans le tunnel routier du Fréjus et sa galerie de sécurité lors de leurs constructions respectives», article de Manuel de La Fuente et al, qui fournit des éléments très intéressants d une rétroanalyse sur le comportement du massif dans lequel s inscrit le tunnel du Fréjus. l «Puits et galerie d essais Calmette, RATP ligne 11 aux Lilas (France)», article de Benedikt Stützl et al, ouvrage destiné à tester l efficacité de la réalisation de colonnes de jet-grouting dans des Argiles plastiques, moyen dont l utilsation est prévue sur de nombreux projets liés à l opération du Grand Paris. l «Déviation et mise en sécurité du grand tunnel du Chambon», article de Rebecca Dunhill et al, travaux de construction d un tunnel destiné à contourner une zone où en 2015 ont été constatés des désordres importants dans la voûte du tunnel existant accompagnés d un grand glissement au-dessus du lac du Chambon. l «Maîtrise d œuvre du tunnel de Saint-Béat : retour d expérience du suivi géologique en continu», article de Johan Kasperski et al, qui relate un cas d école de suivi géologique organisé pour répondre aux Recommandations AFTES les plus récentes. l «Ouvrage hydroélectrique de Venda Nova (Portugal) : difficultés surmontées dans une excavation au raise-boring», article de Didier Hure et Pascal Jouchoux, qui montre comment la rencontre de difficultés inattendues dans la réalisation de puits verticaux profonds a pu être surmontée par une adaptation du projet. l «Trois techniques pour creuser un puits en roche tendre : étude de cas à Doha, Qatar», article de Rosemary Lamand et Thibaut Lockhart, projet où, vu le nombre de puits peu profonds à réaliser (11 puits de 20 à 40 m de profondeur), trois techniques différentes ont été mises en œuvre, et le retour d expérience permet d engranger des informations intéressantes sur leur domaine d application, leurs avantages et inconvénients. 7. Conclusion Ce thème C, autour du thème des retours d expérience et des innovations, s est donc révélé extrêmement riche par la qualité et la variété des communications rassemblées. Il témoigne de la vitalité de nos métiers, en adéquation avec la vitalité de la demande. L ensemble que forment les communications rassemblées servira de référence pour les années à venir. C est la raison pour laquelle la revue TES re-publiera, comme elle le fait ici, un certain nombre d entre elles pour en augmenter la visibilité et inciter le lecteur à revenir sur les autres. On aura remarqué que l immense majorité des articles présentés porte sur des expériences et des innovations qu on pourrait qualifier de «dures», comme on parle de «science dure», mais qu en revanche tout un pan de ce qui fait l innovation d aujourd hui, à savoir tout ce qui a trait à l apport des nouvelles technologies, numériques en particulier, est peu abordé. C est pourquoi l ambition que notre Association porte pour le prochain Congrès PARIS 2020 est de s ancrer sur tous les aspects de l innovation en montrant comment nos métiers innovent dans ce qui en fait le cœur, non seulement en renouvelant les techniques de construction, mais aussi en profitant de l apport des nouvelles technologies, en s inscrivant toujours plus dans une démarche de développement durable, à savoir en progressant sur l efficacité, la sécurité et le respect de l environnement. n Figure 6 : Projet et travaux d excavation de la déviation du tunnel du Chambon (article de R.Dunhill et al). TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

46 DOSSIER INNOVATIONS INNOVATIONS FILE Feedback from the PARIS 2017 Congress Capitalize on the wealth of past experience and innovate Michel Pré President of AFTES Technical Committee Introduction The call for papers for the AFTES PARIS 2017 Congress, whose general theme was «The Value is Underground», has been a remarkable success for all professionals in the sector. Indeed, the Scientific Commission selected 139 papers, all of excellent quality, an increase of nearly 40% compared to the 2014 Congress. Here we deal with theme C «Capitalize on the wealth of past experience and innovate». The aim was to give companies, urban planners, architects, project managers and owners the opportunity to share their experiences, both in terms of successes and difficulties encountered in the construction of underground structures, highlighting in particular any innovative solutions. The result was as good as could be expected, with a total of 41 papers selected. 1. Pre-fabricated tunnel linings, research and development The proposals on this sub-theme were particularly numerous since there are 11 articles under this heading General design aspects In terms of design, the article by Medhi Bakhshi and Veyria Nasri «Analysis and dimensioning of prefabricated segments» offers a complete overview of the methods for dimensioning prefabricated segments, through a review of many standards and recommendations. It covers the design of fibre-reinforced concrete segments, a field in which recommendations have multiplied in recent years, and a comparison between them is welcome. Bruno Demay s article «Analysis of the behaviour of prefabricated concrete segment joints» completes this first article by focusing on a central question for the project designer, namely how the joints are taken into account. It should be noted that it brings to the fore Pieter Janssen s method, developed in the 1980s, a little overshadowed in practice by the Muir Wood method. But Janssen s method has the advantage of «sticking» to the physical operation of the joint, and can, more easily than in the past, be implemented in computer software Segments made of concrete reinforced with metal fibres No less than four articles deal with the field of metal-fibre-reinforced concrete segments, so much so that the acronym BRFM (or, in English, SFRC for Steel Fibre Reinforced Concrete), is likely to prevail in the same way as «TBM for tunnel-boring machines! The article by Reza Osgoui et al Certain aspects of the design of concrete fibre-reinforced concrete segments for tunnels in metro projects» highlights the know-how of a long-specialized engineering field, and the references on which it is based, many of which are shared with those of the WG 38 Recommendation. A hearing of this one will undoubtedly be worth conducting to identify reciprocal contributions. The other three articles have concrete experiences in common: l The article by Gabriel Gauguelin et al, «Study of the effect of tunnelling thrust on concrete fibre-reinforced concrete tunnel segments», describes the experiments carried out on the temporary segments of the Mairie de Saint-Ouen station on the line 14 North in 44 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

47 DOSSIER INNOVATIONS FILE Paris. These have mainly focused on the effect of TBM thrust on these segments. It should be noted that in view of the results obtained, a section of the final segments was also made with reinforced metal fibre concrete segments, which, while a first in France, will help to monitor their long-term behaviour. l The article by Benoît de Rivaz et al, «Line 2 of the Nice Tramway - Prefabricated segments made of reinforced concrete with steel fibres», describes another successful experiment in the dimensioning of temporary segments in reinforced metal fibre concrete. l The article by Antonio Caratelli et al, «The Red Line of the Doha Metro - fibre concrete segments, experimental study of the longitudinal joints», reports an experimental programme conducted in the Tunnel Research Centre of the University Tor Vergata in Rome, which benefited from the design of the segments of the Doha Metro Red Line project Fibreglass reinforcement in prefabricated segments In France, the substitution of steel reinforcement with fibreglass reinforcement is becoming more widespread in the case of tympanums made of diaphragm walls panels intended to be pierced by tunnel excavations («soft eyes»). It is remarkable that no less than four articles, all of Italian origin, present this substitution in prefabricated tunnel segments, to the point where they promote the use of another acronym, GFRP for Glass Fibre Reinforced Polymers. All emphasize the two main benefits of this: resistance to aggressive environments and ease of cutting. l Alberto Meda et al, Fibreglass bar reinforcement for mechanized tunnel lining segments»: he reports interesting results of bending and reinforcement tests at segment angles under concentrated loads. l Anna Aniello Giamundo et al, «The use of fibreglass materials in TBM works» offers a general overview. l Angelo Caratelli et al «The optimization of fibreglass reinforcement in prefabricated tunnel segments»: he explores different arrangements and possible forms for fibreglass reinforcement cages l Marco Arduini et al, «Specific topics related to the design of fibreglass reinforcement cages»: he deals specifically with two aspects, the holding of prefabricated cages during handling and bending tests to determine the adhesion characteristics of fibreglass reinforcement cages of this type of reinforcement according to diameters and spacing Adaptation of segments in cases of strongly convergent ground The subject of adapting prefabricated segment lining in the case of highly convergent ground, particularly in the case of deep galleries, has been the subject of research for several years. The article by Reza Taherzadeh et al «Concrete lining lined with a compressible material on the upper surface for deep tunnels in thrusting ground» has the great benefit of going into all the details of the bases on which the authors rely to propose a solution geared to the case of the Cigeo project: l the first experiments conducted as part of the Bure laboratory; l tests on the different possible materials; l experiences from other projects. As such, it offers an interest that goes well beyond the project for which the solution is proposed. It is included in full in this issue of TES. 2. Control of the impacts of tunnels in urban areas This sub-theme has brought together seven articles, six of which report experiences from a wide variety of urban underground projects, each faced with specific issues: l the Nice tramway project (article by Sophie Minec et al) crossing a dense urban site, and with the particularity of a phasing that led to the crossing of the TBM before excavation of the four underground stations; l the construction of a large underground station in the city of Lodz in Poland as an underpinning of an existing road bridge (article by Martin Derlacz et al); l the Pinchat tunnel (CEVA project in Geneva), with strong sections and low overburden (article by Nicolas Kupferschmied et al); l the construction of the double tube forming the new Copenhagen subway line, in a sector where it is inserted between the foundations of a set of existing buildings and the two tubes of the existing metro line, without interruption of its traffic (first article by Alessandro Damiani et al), then in another sector where it moves to very low overburden under a large store housed in a historical monument, where it was necessary to implement both building reinforcements and compensation injections (second article by Alessandro Damiani et al); l the realization of the Sainte-Marthe cut-and-cover tunnel in Marseille, where the urban context led to highly complex phasing. Figure 1: GFRP reinforcement (article by A. Giamundo et al) TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

48 INNOVATIONS FILE A seventh article does not focus on an urban tunnel (this is the Siaix tunnel in Savoie) but describes an innovative method to characterise vibratory impacts that can be used in urban projects. Figure 2: Load Recovery Device (article by Martin Derlacz et al). Beyond the benefits that these articles present through feedback and their many lessons learned, it is important to note that the benefit of implementing the observational method to control construction impacts on the urban environment is highlighted systematically. It is not only about controlling neighbouring disorders, but also about controlling the costs and delays that these articles put forward when they talk about the observational method. Each one also stresses the importance of the instrumentation to be implemented in this context. And it is ultimately the integrated aspect (modelling - constructive methods - instrumentation) of these projects that is thus highlighted. 3. Developments and innovations in TBMs This theme of innovation can t be discussed without mention of the innovations of recent years around mechanized excavation using TBMs The evolution of the machines The article by Magali Schivre and Patrick Ramond «State of the art concerning the evolution of TBMs and their capacity» presents the important work carried out by the AFTES Working Group no. 4 which they highlight to draw lessons from the technical progress of TBMs, and more particularly confinement TBMs between the years 2000 to Having compiled a database of more than 120 projects over the past fifteen years, the Working Group focused on analysing a large number of parameters ranging from confinement pressures to release torques, relating them to each other with the diameters, the natures of the surrounding ground, and by identifying their evolution over the years. Figure 3: Model of the Copenhagen Metro works nesting (article by A. Damiani et al). This inventory confirms the extension of the application scope of the various support modes. Initially conceived as a preliminary work to update the AFTES Recommendation over the choice of support mode, its current interest is such that it will be published shortly by AFTES alongside its collection of Recommendations. The two articles, that of François Tremblay et al «Cairo Metro line 3 - Modification of the process of a TBM during the course of the project», and that of Karin Bäppler et al, TBM with variable density linking two TBM technologies for loose ground are a perfect illustration of this progress, which leads to the development of versatile machines that can be used to broaden the application scope. The first article develops a specific example showing how, during the site s life, innovation made it possible to solve a difficult situation, while the second one, fully included in this issue of TES, provides numerous examples that allowed for the development of the variable density technique, and thus gives a precise overview of its application scope The evolution of grouts and mortars A first article, by Dietmar Mähner and Matthias Hausmann, «New design of annular vacuum filling mortar for tunnels built by TBM», describes the results of a research programme developed by the University of Applied Sciences in Münster for the development of filler mortar formulations that both optimize the stages of the segment implementation and provide the best conditions for the final sealing state of the tunnel in the surrounding ground. This research was particularly concerned with determining the adaptation of the shears and drainage characteristics of mortars to the geometry and the progress of the TBM. A second article, by Enrico Dal Negro et al of the Mapei company, Italy, «Comparison between different mechanized tunnel mortar filling methods with TBM: technical and operational advantages of two-component systems» explores another path, intended to answer the same problems as the previous one. It is illustrated with examples from several projects. These two articles attempt to show that suitability to the conditions actually encountered during the excavation must be based on a series of observations and mea- 46 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

49 INNOVATIONS FILE surements to be carried out in real time, in addition to the preliminary laboratory tests Machine guidance Since the first TBM projects were able to benefit from the advent of computer science in the 1980s, machine guidance has been making the most of advances in digitization. The article by Lionel Milesy et al, «CAP, 30 years of experience in service of the future» takes stock of these developments from one of these guidance systems available today The conditioning of excavated soil The article by Francesca Martelli et al, from Italfer, Italy, «Main issues related to the conditioning and management of soil excavated by EPB» describes, from the point of view of the project manager, the issues involved in conditioning ground that is carried out in the case of earth pressure confinement. In particular, it highlights the environmental issues and the appropriate responses. 4. Hong Kong: a laboratory for remarkable innovations The scale of the projects conducted in Hong Kong allowed the French groups, to whom they had been entrusted, to be inventive and to implement many innovations, which will have repercussions on the technical proposals to be made for other projects. In previous issues of TES, we covered the contribution of hyperbaric interventions, including in particular coverage of the article by Seved Robin et al., The TLMCK project in Hong Kong: main strategies for hyperbaric work». The article by Ken Kwok et al «Hong Kong MTR Shatin to Central Link Contract Tunnel under sensitive areas» develops in particular an interesting case of fine management in TBM confinement for the control of the settlement with the constraint of low overburden. The article by François Dudouit and Gilles Chachia Hong Kong SCL Reconfiguring a project and pushing the limits of the TBM provides a successful example of a proposal for a global review of excavation methods, with extensive use of TBMs. The context was particularly difficult, and the success was in adapting to the conditions encountered in reality through a rigorous application of the observational method. The article by Ludovic Jeanne et al «Inventive tunnel construction solutions in Hong Kong: widening tunnel excavated with prefabricated segments and turning the TBM in a cave» comes from the same inventive spirit. The article is reproduced in full in this issue of TES. 5. Feedback from deep underground projects Figure 4: Evolution of confinement capacities over 20 years (article by M.Schivre et al). Gérard Seingre and Magali Schivre led the AITES WG17 group, which just published a report on the «Challenges and risks associated with deep tunnel excavation», the subject of the article presented. Based on a very detailed database of 14 projects carried out over the last 20 years, this work highlights the specific risk families to which these projects are exposed and proposes a catalogue of countermeasures. The article by Raffaele Zurlo et al, Smart use of underground space for transport infrastructure: the Brenner base tunnel between Italy and Austria» shows how the choice of a long tunnel, which will be, when complete, the longest in the world, is the result of a virtuous reasoning as to the use of space for the transport of goods. It also highlights the solutions and logistical and planning work, such as the pilot gallery, implemented so that the site itself meets this goal of virtuous space use. The article by Daniele Merlini et al, «The Ceneri base tunnel, the construction experience from the southern part of the new railway line through the Swiss Alps», highlights the means implemented, particularly in risk management, to ensure the success, in costs and deadlines, of a long deep tunnel of 15 km length. The article by Luc Logier, «The Salazie Amont gallery on Reunion Island», draws many lessons from a project that lasted for 16 years for the construction of an 8.5 km long hydraulic gallery under 1.1 km of basaltic overburden, the difficulties of which often hit the headlines. It highlights how the project was adapted, not only with regard to the construction methods, but also with regard to the project objectives. This is how, for example, water inflows could be recovered by catchments. It is all too rare for a publication to report on such experiences, which fully justifies its publication in extenso in the next of TES. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

50 INNOVATIONS FILE Figure 5 - List of projects in the ITA database. 6. Other feedback The wealth of presentations made during the Congress also resulted in plenty of other feedback: l «Connection of the hydraulic gallery of the Dunkerque LNG terminal to Graveline nuclear plant spillways», article by Pierre Renier et al, which is a complex realization of an underground connection between structures, under a low overburden, linked to the sea. l «Monte-Carlo railway tunnel: feedback and optimisation of repair work», article by Thomas Triquet et al, which is a tunnel where the water inflows and marl swelling problems required repairs whose principle was not definitively developed, but had to be fully redone after completion of the first repair work, this in a tunnel whose operation is strategic for the network. l «Treatment and back-analysis of the auscultations carried out in the Frejus road tunnel and its safety gallery during their respective constructions», article by Manuel de La Fuente et al, which provides very interesting elements of a retro-analysis on the behaviour of the massif in which the Fréjus tunnel is located. l «Calmette well and test gallery, RATP line 11 at Lilas (France)», article by Benedikt Stützl et al, a book intended to test the efficiency of the jet-grouting column works in the plastic clays, a medium whose use is planned for many projects related to the Grand Paris operation. l «Deviation and safety of the large Chambon Tunnel», article by Rebecca Dunhill et al, construction work of a tunnel designed to circumvent an area where, in 2015, significant disturbances were noted in the vault of the existing tunnel accompanied by a large slide over Lake Chambon. l Project management of the Saint-Beat tunnel: feedback from continuous geological monitoring», article by Johan Kasperski et al, which relates a case study of geological monitoring organized to respond to the most recent AFTES Recommendations. l «Hydroelectric works at Venda Nova (Portugal): difficulties overcome in an excavation at the raise-boring, article by Didier Hure and Pascal Jouchoux, which shows how encountering unexpected difficulties in the realization of deep vertical wells can be overcome through project adaptation. l «Three techniques for excavating a soft rock well: a case study in Doha, Qatar», article by Rosemary Lamand and Thibaut Lockhart, a project where, considering the number of shallow wells to be completed 48 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

51 INNOVATIONS FILE (11 wells of 20 to 40 m deep ), three different techniques were implemented, and the feedback makes it possible to gather interesting information on their scope of application, their advantages and disadvantages. 7. Conclusion This theme C, around the theme of feedback and innovation, was therefore extremely rich in the quality and variety of the papers gathered. It reflects the vitality of our trades, in line with the vitality of the demand. The set of papers gathered will serve as a reference for the years to come. This is why the TES magazine will re-publish, as it does here, a number of them to increase their visibility and encourage the reader to return to others. It will have been noted that the vast majority of the articles presented relate to experiences and innovations that could be qualified as «hard», just as we speak of «hard science», but which, on the other hand, accounts for a whole section of what makes up today s innovation, namely everything relating to the contribution of new technologies, digital ones in particular, is seldom discussed. That is why the ambition of our Association for the next PARIS 2020 Congress is to anchor ourselves to all aspects of innovation by showing how our businesses innovate, at its heart, not only by renewing construction techniques, but also by taking advantage of new technologies, by becoming increasingly involved in a sustainable development approach, namely by making progress in efficiency, safety and respect for the environment. n Figure 6: Project and excavation works for the Chambon tunnel diversion (article by R. Dunhill et al) SOLUTIONS D ETANCHEITE DE VOUSSOIRS Joint Ancré Paris Ligne 15 T2A Paris Ligne 15 T3A Paris EOLE CG TUN Paris Ligne 15 T2C Paris Ligne 14 Lot 1 CVV Tunnel Tramway T6 Joint Ancré Mixte Product Manager Tunneling Mr. Gilles Mauchamp gilles.mauchamp@datwyler.com TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

52 PUBLI-RÉDACTIONNEL MISE EN LUMIÈRE SUR LES ANGLES AJUSTÉS DE DATWYLER Angles ajustés sur mesure pour les tunnels forés au tunnelier, une solution fiable : les angles ajustés hautes performances DATWYLER Les tunnels réalisés au tunnelier exigent un très haut niveau de performances. La géologie, l environnement, et les contraintes élevées mettent à rude épreuve les machines et les matériaux. Afin de toujours mieux répondre aux exigences de ces clients et offrir les meilleures solutions d étanchéité, les acteurs internationaux comme DATWYLER développent en permanence de nouveaux produits et repoussent toujours plus loin leurs limites. La recherche est une composante fondamentale et permets de développer des solutions faisant référence sur le marché. Tel est le cas des angles vulcanisés ajustés à hautes performances développés par DATWYLER et utilisés pour la première fois en Le niveau d exigences des tunnels en voussoirs a énormément augmenté ces dernières années aussi bien en termes de conception qu en termes de matériaux, composants employés et individualisation des solutions. ajustés hautes performances est de garantir l étanchéité du tunnel en résistant à la pression d eau quelque-soit la géologie et les contraintes rencontrées durant l excavation et la pose du revêtement. Il est primordial que les angles des joints soient parfaitement ajustés à la géométrie des voussoirs. Par exemple, l extrados, l évaluation des angles des surfaces de contact entre voussoirs, qui déterminent la géométrie des angles vulcanisés. De cette analyse dépends la décision quant à la valeur angulaire de la coupe du profilé et du volume de caoutchouc injecté en résultant. La coupe du profilé peut être de 30, 50 ou 90 Aux États-Unis, à Blacksnake Creek, un tunnel est en cours de construction qui améliorera très nettement la qualité de l approvisionnement en eau potable. Pour ce projet, les angles ajustés hautes performances DATWYLER sont mis en œuvre. Le but de ce tunnel est de réduire considérablement le nombre de débordements et de rejets d eaux usées et éviter ainsi que celles-ci ne se déversent directement dans la rivière. Ce tunnel va drainer les eaux pluviales pour les séparer du réseau d égouts et les rediriger directement dans le Missouri. Caractéristiques des tunnels et besoins d angles ajustés La principale propriété des angles Angle hautes performances ajusté au biais du voussoir le biais de l angle vulcanisé du joint doit être parfaitement identique au biais des surfaces de contact entre les voussoirs afin d éviter le décalage angulaire pouvant entrainer un risque de fuite. Un paramètre déterminant est de savoir si l angle vulcanisé bénéficie de suffisamment de souplesse. Pour DATWYLER, cela signifie que les spécifications de tous les projets de tunnel sont examinées en détail, aussi bien les contraintes d étanchéité que d autres paramètres tels les efforts sur les voussoirs, la position de l engravure par rapport à afin d ajuster et de maitriser le volume rapporté dans les angles. Dans le cas du tunnel de Blacksnake Creek, la coupe du profil est de 50, le biais des surfaces de contact doit être ajusté de 8 et les angles des voussoirs sont de 79 et 101. Le procédé de fabrication permet aussi de faire varier la longueur de l angle surmoulé et ainsi d ajuster et d optimiser le volume injecté. Il en résulte des cadres de joints aux dimensions et à la géométrie exacte des voussoirs et des angles ajustés dédiés aux caractéristiques du projet.

53 PUBLI-RÉDACTIONNEL Les acteurs internationaux comme DATWYLER développent en permanence de nouveau produits et repoussent toujours plus loin leurs limites L écart angulaire entre les surfaces de contact et l angle passant par le centre de l anneau correspond au biais du voussoir. Fiabilité de l étanchéité grâce aux angles surmoulés Le procédé de surmoulage est utilisé pour la fabrication des angles ce qui permet de garantir une excellente interface de contact et une parfaite cohésion avec le profilé. Cette cohésion est absolument nécessaire pour résister aux efforts de compression et de cisaillement lors de la mise en place des voussoirs. Lors du surmoulage, la matière caoutchouc est d abord réchauffée à avant d être injectée sous pression et vulcanisée dans le moule. Ainsi, les quatre sections de profilé sont reliées par quatre angles vulcanisés formant un cadre de joint de voussoir nécessaire à la parfaite étanchéité du tunnel et seule la quantité de matière réellement nécessaire est utilisé lors de la réalisation des angles ajustés. L utilisation du procédé de soudure par film ou feuillette, bien connu pour la fabrication des joints toriques pour canalisations béton ou pour réaliser des angles souples n est pas approprié pour les joints de voussoirs car l interface de soudure n est pas suffisante en raison du manque de volume et de l absence de pression de contact. Le risque de fuite dans les angles n est pas à négliger. De plus, l angle peut se rompre sous les efforts lors de la mise en place des voussoirs du fait de la faible résistance du film. L angle vulcanisé est composé d EPDM qui est le même matériau que le profilé extrudé et qui possède les mêmes caractéristiques afin de garantir la parfaite cohésion de la soudure et obtenir ainsi une excellente résistance à l arrachement lors de la pose des joints et lors de la mise en place des voussoirs en tunnel. L EPDM offre une très bonne relaxation et garanti l étanchéité de l ouvrage à long terme de même qu il bénéficie d une très bonne tenue à l ozone et au vieillissement quelles que soient les conditions climatiques. Pour certains environnements particuliers comme la contamination aux hydrocarbures, les joints peuvent être réalisés en chloroprène (CR). De même, certains mélanges caoutchouc avec des agents antibactériens peuvent être employés pour des tunnels d adduction d eau potable ou de drainage d eaux usées. De nombreux projets nécessitent des solutions sur mesure DATWYLER travaille en étroite collaboration avec ces clients à la recherche de solutions personnalisées dès les premières études jusqu à l achèvement du projet. Fort de son expertise, fruit de nombreuses années d expérience, DATWYLER soutien et accompagne ces clients dans le monde entier quels que soient leurs projets. À ce jour, DATWYLER a équipé plus de 700 tunnels à travers le monde avec des solutions adaptées et fiables aussi bien pour des projets de métro en France, aux Etats- Unis, au Moyen Orient, à Singapour, Hong Kong, que pour le projet de Las Vegas qui alimentera en eau toute la région pour les années à venir. DATWYLER EN BREF DATWYLER est concepteur de solutions d étanchéité de voussoirs depuis plus de 45 ans et dispose de plus de 700 références dans le monde. Contact : Gilles MAUCHAMP Product Manager Tunnelling gilles.mauchamp@datwyler.com

54 DOSSIER INNOVATIONS Revêtement en béton doublé par un matériau compressible à son extrados pour les tunnels profonds dans un terrain poussant Reza TAHERZADEH, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Roland LAVIGUERIE, Convergences, Antea Group, Antony, France Romain DANIEL, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Eric BOIDY, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Hichem OUFFROUKH, Convergences, Arcadis, Antony, France Article présenté au Congrès de l AFTES PARIS 2017 Résumé D un point de vue géomécanique, le comportement différé du terrain après creusement d une galerie peut amener des chargements liés au gonflement ou au fluage à long terme, qui peuvent avoir un impact considérable sur le dimensionnement des revêtements. A défaut d études amont détaillées ou d une connaissance approfondie du comportement à long terme, les déformations importantes du terrain peuvent remettre en cause la méthode constructive initialement prévue, avec pour conséquence un impact sur les coûts et les délais de construction. La conception de revêtements bicouches avec matériau compressible en extrados, présente donc un intérêt majeur pour des galeries profondes dans un terrain à comportement différé. Cette nouvelle conception des revêtements consiste à faire travailler en déformations imposées la couche de matériau compressible afin de limiter les contraintes dans l anneau de béton. Elle permet ainsi d étendre l utilisation des tunneliers dans les terrains poussants/gonflants à grande profondeur en absorbant le plus possible les déformations différées du terrain. Dans le cas présent, l efficacité de la solution bicouche a été étudiée pour deux procédés de construction, à savoir l excavation au tunnelier et l excavation en méthode conventionnelle. L application de la solution bicouche a également été considérée pour des intersections de galeries, dans le cadre de la conception des soutènements et revêtements des galeries du projet français «Cigéo» de stockage géologique à grande profondeur de déchets radioactifs de haute et de moyenne activité. Introduction 1.1. Définition d une nouvelle conception pour le revêtement des galeries La conception du génie civil d un ouvrage souterrain est confrontée à des difficultés majeures lorsque l excavation s effectue à grande profondeur, donc sous fortes contraintes naturelles, dans des terrains déformables dans le temps de type argilites, schistes ou phyllites. D un point de vue géomécanique, le comportement différé du terrain peut avoir un impact considérable sur la conception et le dimensionnement des revêtements en galeries. Par ailleurs, à court terme, les déformations importantes du terrain lors du creusement nécessitent la mise en œuvre de techniques de creusement et de soutènement complexes et onéreuses. Le présent article se situe dans ce contexte. Les tunneliers sont de plus en plus souvent utilisés sur les chantiers de travaux souterrains, car ils permettent maintenant non seulement de creuser rapidement une galerie en sécurité, mais également de poser simultanément les voussoirs préfabriqués qui constituent le revêtement définitif de l ouvrage. Cette technique de construction des tunnels est rapide et économique, mais elle n est pas applicable dans tous les terrains, ni dans toutes les configurations géométriques. En particulier elle ne permet pas de creuser les tunnels profonds dans des terrains de comportement viscoplastique, quand le revêtement de voussoirs est constitué d un anneau rigide avec un calage courant de type mortier ou gravette et en présence de déformations différées importantes. En effet, les voussoirs courants n ont pas une résistance suffisante pour supporter les poussées différées du terrain ou bien l épaisseur de béton à mettre en œuvre serait techniquement et économiquement trop importante. Une première approche a été mise en œuvre par l Andra dans le laboratoire souterrain de Meuse Haute Marne consistant à injecter au passage du tunnelier un matériau de bourrage compressible (DeCoGrout ) pour absorber les déformations du terrain et limiter les efforts liés à la poussée du terrain qui s exercent sur l anneau de voussoirs [5]. Cette technique présente l intérêt de ne pas impacter la fabrication et la mise en œuvre des voussoirs du revêtement. Le retour d expérience montre que l écaillage significatif des argilites qui se produit lors du creusement entraîne l accumulation de blocs d argilite dans l annulaire le long du bouclier du tunnelier avant l injection du matériau de bourrage. Dans le cas du matériau de bourrage compressible, ce phénomène ne permet plus de garantir 52 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

55 DOSSIER INNOVATIONS l épaisseur théorique de matériau mis en place tout autour du revêtement et la présence de «points durs» liés à la présence de blocs dans l annulaire, introduit une hétérogénéité dans la répartition des efforts s exerçant sur l anneau de voussoirs, et donc à la génération de moments parasites, les déformations n étant plus absorbées uniformément autour de l anneau. La nouvelle conception étudiée par le groupement d ingénierie «CONVERGENCES», consiste à placer directement par le tunnelier des «voussoirs bicouche» composés d une couche de béton rigide en intrados et d une couche de matériau compressible disposée à l extrados des voussoirs en béton, pour garantir une épaisseur constante de ce matériau autour de l anneau de voussoirs. Les efforts s exerçant sur le revêtement s en trouvent donc globalement réduits et les risques de poussées hétérogènes potentiellement maitrisés (y compris dans un champ anisotrope de contraintes) ; l épaisseur de béton nécessaire peut donc être significativement diminuée. Avec ce nouveau type de voussoirs, il devient donc possible d élargir le domaine d utilisation des tunneliers avec pose de voussoirs en tunnels profonds qui recoupent des terrains poussants/gonflants et en conséquence de réduire le coût et le délai de construction des ouvrages souterrains. Cette nouvelle conception est également applicable aux revêtements en béton coffré. Un matériau compressible placé au contact du soutènement provisoire (à l extrados du revêtement définitif) permet d absorber une partie des déformations du terrain pendant la durée de vie de l ouvrage et limite ainsi les sollicitations dans le béton de revêtement à considérer pour son dimensionnement, notamment pour les intersections entre galeries Applicabilité du concept de revêtement bicouche En pratique, l impossibilité de recourir à un tunnelier conduit après l excavation en méthode conventionnelle, à la mise en place d un soutènement provisoire. Un soutènement souple de type «coque de béton projeté avec cales compressibles incorporées» et/ou «cintres coulissants» a déjà été utilisé dans ce type de terrain. Dans ce cas, le soutènement souple permet de limiter les contraintes dans le revêtement définitif posé dans un second temps. Ces principes ont été appliqués pour certains tunnels alpins en Suisse, la descenderie de Saint-Martin-La- Porte, et les galeries GCS, GCR et GER au Laboratoire Souterrain de Meuse Haute-Marne (LSMHM). Dans ce cas, compte tenu de la souplesse du soutènement, le gabarit intérieur de l ouvrage subit une déformation significative qui doit être prise en compte lors du dimensionnement du revêtement définitif, ce qui n est pas toujours envisageable. En effet, dans un contexte industriel et nucléaire comme celui du projet Cigéo, il est nécessaire de garantir impérativement le maintien du gabarit intérieur pour l exploitation de l installation sur au moins cent ans. Cette exigence a conduit le groupement d ingénierie «CONVERGENCES» à s impliquer dans l étude de la solution alternative du revêtement bicouche mis en place à l arrière du tunnelier tel que décrit précédemment. Grâce à ses caractéristiques de déformation, le matériau compressible permet non seulement de retarder le chargement du revêtement à court/moyen terme mais également de neutraliser les déformations du gabarit interne sur la durée de vie de l ouvrage (Figure 1), ce qui conduit à soulager notamment les structures internes. Pour cela, le matériau compressible doit présenter des caractéristiques bien définies et relativement stables comme présentées au Caractérisation des terrains poussants 2.1. Cas de la descenderie de Saint-Martin-La-Porte Dans le cadre de la section internationale du projet ferroviaire Lyon-Turin, le creusement de la descenderie de Saint-Martin-La-Porte a été réalisé sur une section de 80 m² et m de longueur. Le tracé a rencontré un ensemble de schistes carbonifères extrêmement fracturés, très poussants et générateurs de convergences très importantes ayant atteint 2 m sous des couvertures de l ordre de 300 m. Le tracé a rencontré un ensemble de schistes carbonifères extrêmement fracturés, très poussants et générateurs de convergences très importantes. Plusieurs types de soutènements ont été testés (cintres coulissants avec boulons, cintres coulissants avec coque de béton projeté fibré de 20 cm d épaisseur comportant des saignées longitudinales au droit de chaque zone de coulissement des cintres). Après mise en évidence des fortes convergences et le réalésage de la zone, l excavation a été réalisée en plusieurs phases consécutives Figure 1 : Solutions techniques envisageables pour limiter l épaisseur du revêtement rigide. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

56 DOSSIER INNOVATIONS Figure 2 : Descenderie de Saint-Martin- La-Porte Profil dit semi-rigide. (section divisée) avec un soutènement constitué de cintres TH et de cales compressibles (Figure 2) pour absorber les convergences et permettre le coulage d un anneau de béton sur un radier fortement ferraillé Cas du Laboratoire Souterrain de Meuse Haute-Marne (LSMHM) La Galerie de Conception Souple (GCS), orientée dans la direction de la contrainte horizontale majeure, a été excavée en méthode conventionnelle avec un diamètre de 5,2 m. Un soutènement souple, composé de coques de béton projeté de 18 cm d épaisseur avec 12 cales compressibles et 12 boulons radiaux HA25 de 3 m de longueur, a été mis en place par pas d avancement de 1,2 m [6]. Les cales compressibles ont un palier de compression entre 4 et 5 MPa avec un taux d écrasement de l ordre de 40%. Les mesures donnent une contrainte orthoradiale comprise entre 1,36 et 7 MPa pour une moyenne de 4 MPa. Ces valeurs montrent un fonctionnement correct du soutènement, les contraintes les plus élevées se situant en voûte et contre-voûte. En outre, les profils de convergences mesurées dans les galeries avec soutènement souple se révèlent différents selon l orientation de la galerie par rapport à l état de contrainte initial comme indiqué sur la Figure Caractérisation du matériau compressible 3.1. Objectifs recherchés en travaux souterrains Dans le cadre des ouvrages souterrains excavés dans des terrains poussants, les caractéristiques du matériau compressible doivent permettre de répondre à plusieurs objectifs : l bloquer et maintenir en place l anneau de béton, l supporter le poids propre de l anneau notamment lors du transport et de sa mise en œuvre, l absorber les déformations du terrain tout en limitant l augmentation de pression transmise à l anneau de voussoirs, l présenter un palier de déformation important pour limiter l épaisseur de matériau compressible à mettre en œuvre et donc le diamètre d excavation. De manière synthétique, le graphique contrainte-déformation de ce type de matériau doit présenter : l Une première phase élastique avec un module de déformation relativement élevé qui permet de stabiliser et de mettre rapidement en contrainte l anneau de béton, Figure 3 : Mesures de convergences en galeries suivant la direction de la contrainte horizontale majeure (à gauche) et de la contrainte horizontale mineure (à droite) [7]. 54 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

57 DOSSIER INNOVATIONS l Une deuxième phase plastique la plus importante possible, avec un module de déformation faible, idéalement nul (phase parfaitement plastique), débutant à partir d une valeur de contrainte bien définie par les études de conception (idéalement la plus faible possible par exemple entre 1,5 et 2,5 MPa), qui permet d absorber les déformations du terrain tout en gardant relativement constante la contrainte transmise au revêtement. A la fin du palier plastique, on constate une troisième phase, avec une augmentation très rapide du module de déformation, le matériau devenant relativement «incompressible» (Figure 4). En outre, le matériau compressible doit être le moins fragile possible pour faciliter son transport, son stockage et sa manutention, notamment dans le cas de voussoirs monoblocs Comportement du revêtement bicouche D un point de vue théorique en première approche, pour une galerie circulaire, les contraintes supportées par le revêtement sont proportionnelles à la pression exercée par le terrain en extrados. Limiter cette pression revient donc à limiter la contrainte interne. La Figure 5 compare l impact d un revêtement rigide ou bicouche en termes de pression et de déplacements sur les courbes d interaction de la méthode de convergence-confinement. Dans la configuration bicouche, le matériau compressible apporte de la souplesse à l extrados du revêtement et absorbe, en se déformant, le surplus de contraintes induit dans le béton par poussée différée du terrain. Il limite ainsi la pression transmise au revêtement en béton qui, de son côté, apporte la rigidité nécessaire de la structure pour assurer le maintien du gabarit intrados. En prenant pour hypothèse, un diamètre extrados du revêtement de 9 m et une épaisseur du revêtement de 50 cm, les courbes de contraintes dans le revêtement en fonction du chargement par le terrain indiquent que pour limiter la contrainte dans le revêtement à moins de 30 MPa, il convient de contenir la pression exercée par le terrain sous 3 MPa (cf. Figure 6 voire page suivante) Matériaux compressibles envisageables D une manière générale, les matériaux compressibles identifiés à ce stade des études doivent encore faire l objet de développements afin de garantir les taux d écrasement recherchés. A titre d exemple, il peut être cité les principaux matériaux suivants : l Matériaux existants élaborés spécifiquement pour les travaux souterrains : le DeCoGrout (Hochtief Construction AG/Schretter) et le matériau constituant les cales hidcon (SolExperts AG) qui sont des produits à base cimentaire. l Matériau en cours de développement : l Andra développe en partenariat avec la société CMC un voussoir bicouche avec couche compressible de coques argiles. Le matériau à base d argilite cuite dont la compressibilité est liée à la forme creuse des mini-cylindres qui sont le composant principal et à leur écrasement sous contrainte. La liaison des éléments est assurée par une barbotine de ciment. Le comportement Figure 4 : Comportement type recherché pour le matériau compressible sous chargement œdométrique. Figure 7 : Echantillon avant et après essai de compression œdométrique (à gauche) et exemple de courbes contraintes-déformation (DeCoGrout ) (à droite) Réf. [1] [2]. Figure 5 : Comparaison de l impact d un revêtement rigide ou bicouche en termes de pression et de déplacements sur les courbes d interaction de la méthode de convergence-confinement. Figure 8 : Exemple de courbes contraintes-déformation (hidcon ) Réf. [3]. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

58 DOSSIER INNOVATIONS Figure 6 : Relation entre chargement d un anneau et contraintes résultantes. est piloté par l épaisseur et la longueur des cylindres creux (figure 9). l Matériaux développés pour d autres applications mais ayant des propriétés de compressibilité pouvant être rendues compatibles et maîtrisées à la demande avec le comportement recherché : par exemple les mousses métalliques (notamment à base d oxyde d aluminium) ou de verre (type Foamglas ) pouvant présenter des taux d écrasement bien supérieurs aux autres produits compris entre 30 et 50% et permettant une grande flexibilité dans l ajustement du palier de contrainte Conditionnement et mise en œuvre du matériau compressible Voussoirs bicouches Dans le cas des ouvrages souterrains de Cigéo, les convergences attendues sur leur durée de vie à 100 ou 150 ans sont de l ordre de 20 à 30 cm pour un soutènement souple suivant le diamètre et/ou l orientation des ouvrages par rapport aux contraintes principales dans le terrain. Les calculs de dimensionnement montrent que pour la plupart des ouvrages linéaires de Cigéo, une épaisseur de matériau compressible à l extrados des voussoirs de 15 à 20 cm avec un taux de déformation/compressibilité de l ordre de 50%, est suffisante pour absorber les déformations à long terme sur une centaine d années. La fabrication du voussoir bicouche peut être envisagée suivant plusieurs procédés : l Coulage du matériau compressible directement sur l extrados du voussoir à l aide d un coffrage spécifique amovible ; l Fixation à l extrados du voussoir en béton d une couche préfabriquée et préformée constituée du matériau compressible. La préfabrication de la couche compressible permet d avoir deux lieux distincts de fabrication : voussoirs et couche compressible. Elle simplifie la manutention des voussoirs tant que la couche compressible n est pas en place mais nécessite un dispositif de fixation de cet élément sur l extrados du béton du voussoir. Un collage ou un spitage/clouage automatique sont envisagés. Cette opération peut être effectuée à différents stades de l approvisionnement du tunnelier: usine à voussoir, parc de stockage sur chantier voire même au niveau du train suiveur. Le coffrage du matériau compressible nécessite une rhéologie adaptée pour pouvoir effectuer le coulage et le surfaçage en extrados du voussoir ainsi qu un pouvoir d adhérence suffisant sur le béton. La mise en place est envisagée de préférence dans l usine à voussoir pour limiter transports et manutentions, qui seraient susceptibles d endommager significativement le matériau compressible de par sa relative fragilité Revêtements bicouches Le revêtement des galeries creusées en méthode traditionnelle pose la même problématique que dans le cas du creusement au tunnelier, à savoir limiter l épaisseur de béton à mettre en œuvre. Toutefois, la mise en œuvre de ce revêtement après creusement en méthode traditionnelle peut être reportée par rapport à l excavation et à la mise en place du soutènement. La durée de ce report est calculée en fonction : l des contraintes liées au délai de réalisation des travaux : dans le cas de Cigéo, un report de pose du revêtement de 6 mois à un 1 an est envisagé ; l de l impact sur le dimensionnement du revêtement. Figure 9 : Voussoir Compressible (Andra-CMC) Référence brevet : N FR /07/2016. La mise en place de la couche compressible entre le soutènement provisoire et le revêtement définitif peut 56 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

59 DOSSIER INNOVATIONS permettre de s affranchir de ce délai. Dans ce cas, le revêtement est mis en place par coffrage et coulage, il est donc nécessaire de poser au préalable la couche compressible. Le moyen qui semble le plus approprié en travaux souterrains est la mise en place du matériau par projection, méthode qui permet de mettre en œuvre rapidement de gros volumes sur de grandes surfaces tout en s affranchissant de l irrégularité inévitable des parements en béton projeté du soutènement. Toutefois, en l état actuel des développements, il est considéré que la mise en place par projection d une épaisseur de cm de matériau compressible n est vraisemblablement pas possible sans modifier significativement les propriétés mécaniques originelles dudit matériau. En effet, la haute énergie nécessaire pour l opération de projection détermine le niveau de compacité du matériau fraîchement disposé en parois, ce qui annulerait le faible palier plastique recherché. A contrario, il apparaît plus vraisemblable de pouvoir mettre en place l épaisseur de matériau compressible sous forme de plaques préfabriquées (type cimentaire ou type mousse métallique ou de verre), fixées en parois au moyen d un système de clouage traditionnel. Ces plaques doivent être suffisamment légères pour pouvoir être mises en œuvre manuellement à l aide d un bras mécanique de petite taille. Dans le cas de la mousse métallique, une masse volumique de l ordre de 200 à 300 kg/m 3 permet d avoir des plaques de surface de l ordre de 0,5 m² pour une épaisseur de 0,15 m avec un poids de 15 à 22,5 kg, ce qui est cohérent avec la mise en œuvre par perçage ou sciage même pour des géométries complexes au droit des intersections de galeries Caractéristiques mécaniques théoriques La courbe théorique de variation de la pression de plastification avec la déformation plastique volumique a été ajustée à partir de courbes contraintes-déformations issues de différents types de matériau compressible (Figure 7). La courbe présente une phase élastique qui s étend jusqu à 1,5 MPa avec 1,5 % de déformation. Avec un déviateur supérieur, le matériau entre en phase plastique avec une pente plus faible et encaisse des déformations jusqu à plus de 50 % avec une contrainte de 3 MPa. La courbe théorique retenue pour les modélisations numériques correspond donc à celle présentée sur la figure ci-dessus. 4. Comportement théorique à long terme des ouvrages 4.1. Principes de modélisation numérique La méthode numérique, qui se fonde sur les calculs aux éléments finis ou différences finies, est utilisée Figure 10 : Courbe de modélisation du comportement du matériau compressible en contraintes déformations. Le moyen le plus approprié pour poser la couche compressible semble être la mise en place de plaques préfabriquées. lorsque le comportement d ensemble des ouvrages devient complexe. Le dimensionnement des revêtements est alors réalisé sur la base de simulations numériques réalisées dans le cas présent avec l outil de calcul FLAC2D/3D (Itasca). Les méthodes numériques permettent de représenter, d une manière sophistiquée : l la prise en compte de la forme réelle des galeries, l le comportement du terrain en tenant compte de la rhéologie des argilites (avec couplages thermomécaniques si nécessaires), l l anisotropie des contraintes in-situ, l le phasage des travaux, l la présence d éléments structurels sans recourir à des simplifications, l la prise en compte de l interaction terrain-structure, de façon continue, en fonction du temps. Les calculs 3D sont notamment prévus pour tenir compte du caractère véritablement tridimensionnel des ouvrages ou parties d ouvrages non linéaires tels que les intersections de galeries et les niches. En 2D, le matériau compressible est modélisé par des éléments de type «support» (de type poutre) orientés perpendiculairement à la surface de contact entre les voussoirs et le terrain. Leur raideur est déterminée par la loi de comportement non linéaire définie dans la Figure 10 précédente. Le comportement mécanique de ces éléments est un comportement unidimensionnel orienté radialement sur le pourtour de l anneau. A noter que le matériau compressible étant préfabriqué, TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

60 DOSSIER INNOVATIONS son épaisseur est donc parfaitement maîtrisée à l extrados des voussoirs. En 3D, l utilisation d éléments «support» dans les modélisations en trois dimensions présente des limitations, notamment dans le cas des intersections entre galeries. En effet, dans ce cas, la direction normale à la surface de l excavation et à la surface du revêtement n est pas clairement identifiée (arêtes). La simulation du matériau compressible avec des éléments de type support n est donc plus envisageable. Afin de remédier à ce problème, le matériau compressible est modélisé avec des éléments volumiques, ce qui permet de prendre en compte des conditions de chargement dans toutes les directions. Le modèle de comportement utilisé est le modèle «double-yield». Ce modèle disponible dans FLAC3D permet de suivre le développement d une déformation plastique volumique qui dépend de la contrainte moyenne subie par le matériau, en incluant une surface de plastification volumique (nommée en anglais «cap»). L intérêt étant porté sur la modélisation du comportement volumique du matériau, une cohésion infinie est prise en compte. La résistance en traction est quant à elle considérée comme nulle. A noter que pour neutraliser le développement d une contrainte orthoradiale dans le matériau, le coefficient de Poisson est pris égal à zéro. Cela permet d empêcher le développement d une déformation latérale pendant la phase élastique du comportement Résultats au Tunnelier section courante Dans la configuration de creusement au tunnelier, pour les calculs présentés dans ce paragraphe, la galerie a un diamètre intrados de 8 m. Les voussoirs sont dimensionnés ici pour un état anisotropique des contraintes à 500 m de profondeur et dans un terrain poussant. L épaisseur de béton retenue en section courante est de 45 cm doublée ou non par 15 cm à l extrados. Pour les deux types de conception rigide et bicouche, les figures ci-après permettent de comparer, au bout de 100 ans, les champs de contraintes principales majeures ainsi que l évolution de l effort normal dans les voussoirs et de la pression agissant sur les voussoirs en fonction de la position angulaire. L emploi de matériau compressible permet ici de diviser par 3 la pression exercée sur les voussoirs et par environ 2,5 la contrainte maximale engendrée aux reins. A titre indicatif, la figure ci-dessous donne l évolution à court terme des contraintes orthoradiales dans le terrain au contact des voussoirs. Numériquement, le matériau compressible permet non seulement de réduire la pression exercée sur les voussoirs dès sa mise en place mais également d uniformiser la pression de chargement sur le pourtour de l anneau. Figure 11 : Comparaison des champs des contraintes principales majeures à 100 ans (à gauche) et de l effort normal dans les voussoirs ainsi que la pression exercée à 100 ans sur les voussoirs en conception rigide ou bicouche (à droite). 58 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

61 DOSSIER INNOVATIONS A noter qu en pratique, afin de garantir une marge de sécurité suffisante par rapport à la partie rigide post-palier, un coefficient de sécurité de 1,5 est préférentiellement recherché vis-à-vis de l écrasement moyen du matériau compressible par rapport à la déformation limite du palier plastique du matériau. En supposant une déformation de fin de palier plastique de l ordre de 50%, la déformation maximale admissible est proposée limitée à 35% (voir Figure 15). Dans le cas présenté ici, la déformation du matériau compressible est estimée à partir des valeurs de déplacements horizontaux au rein et verticaux en voûte, à l extrados des voussoirs et au niveau du terrain, obtenues à la pose du revêtement et après 100 ans. La déformation maximale atteint respectivement des valeurs de 32 % en voûte et 31 % en rein. Les calculs réalisés ont ainsi permis de démontrer que l emploi de matériau compressible à l extrados du revêtement en béton est tout aussi efficace qu une conception rigide pour limiter les déformations du revêtement à l intrados, ce qui est favorable pour la mise en place d aménagements intérieurs et d équipements a posteriori Résultats au droit des intersections de galeries La solution avec revêtement rigide ne permet pas d assurer la stabilité de l ouvrage sans une épaisseur importante de béton pour laquelle il n existe pas toujours de retour d expérience notamment en ce qui concerne les intersections entre galeries. A contrario, la solution bicouche (revêtement béton avec matériau compressible en extrados) permet, quant à elle, de réduire significativement l épaisseur de béton coffré et les sollicitations même dans les zones plus critiques comme au droit des intersections entre galeries. Les images suivantes donnent un aperçu de la modélisation sous Flac3D d une intersection avec revêtement bicouche (matérialisé en couleur rouge voire la figure 13). Dans l exemple exposé ci-après, la galerie principale, en configuration anisotrope des contraintes, a un Figure 12 : Evolution à court terme des contraintes orthoradiales dans le terrain au contact des voussoirs. diamètre intrados de 8 m et la galerie secondaire, en configuration isotrope, présente un diamètre intrados de 2 m. L épaisseur de béton vaut respectivement 115 cm et 50 cm dans ces deux galeries ; elle est doublée ou non par 15 cm de matériau compressible à l extrados. Le revêtement définitif est posé un an après le creusement de l intersection. L emploi de matériau compressible permet ici de réduire par deux la contrainte maximale engendrée aux reins de l intersection. Par ailleurs, la déformation maximale du matériau compressible après 100 ans atteint environ de 12 % au niveau des reins de l intersection, valeur inférieure à la déformation maximale admissible proposée limitée à 35%. 5. Conclusions Le groupement d ingénierie «CONVERGENCES» a réalisé à l aide de modélisations numériques complexes une étude approfondie des sections courantes ainsi que de l effet tridimensionnel d intersections entre galeries profondes dans un terrain poussant. Une nouvelle conception de revêtement bicouche est proposée dans le but d optimiser l épaisseur des revêtements et de maîtriser les déplacements en intrados Figure 13 : Modélisation sous Flac3D d une intersection avec revêtement bicouche. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

62 DOSSIER INNOVATIONS Figure 14 : Champ des contraintes principales majeures dans le revêtement à 100 ans en conception rigide (gauche) et bicouche (droite). Figure 15 : Positionnement des déformations calculées sur le palier plastique du matériau compressible. afin de satisfaire les exigences propres à la sûreté nucléaire. Cette solution, à la fois performante et économique, consiste en la pose d un matériau compressible préfabriqué à l extrados de voussoirs ou de revêtements en béton coffré. L efficacité du système a pu être démontrée numériquement par l intermédiaire de calculs numériques 2D et 3D. Avec ce nouveau type de revêtement, il devient potentiellement possible d élargir le domaine d utilisation des tunneliers aux tunnels profonds qui traversent des terrains poussants avec déformations différées importantes, mais également de réduire le coût et le délai de construction de tunnels sous fortes charges. A ce stade des études, le matériau compressible doit encore faire l objet de développements technologiques et d essais complémentaires en termes de comportement thermomécanique, de durabilité, de procédés de fabrication et de mise en œuvre dans les conditions réelles d exécution des travaux. n 6. Références [1] Billig B. et al. (2008) Ausbausysteme für den maschinellen Tunnelbau in druckhaftem Gebirge - Beitrag für das Tunnelbautaschenbuch 2008 [2] Billig B. et al. (2007) DeCo Grout Innovative Grout to cope with Rock Deformations in TBM Tunnelling - ITA-AITES [3] Guayacan-Carrillo M-L., et al. (2015) Analysis of Long-Term Anisotropic Convergence in Drifts Excavated in Callovo-Oxfordian Claystone, Rock Mech Rock Eng [4] Bonnet-Eymard T., et al. (2011) Soutènement souple pour le creusement de galeries dans les argilites du CMHM - Congres AFTES, Lyon octobre 2011 [5] Zghondi J. et al. (2015) Monitoring and behavior of an instrumented concrete lining segment of a TBM excavation experiment at the Meuse Haute-Marne Underground Research Laboratory, 10th International Conference on Mechanics and Physics of Creep, Shrinkage, and Durability of Concrete and Concrete Structures, CONCREEP-10 [6] Bonnet-Eymard T., Ceccaldi F., Richard L. (2011) Extension of the Andra underground laboratory: methods and equipment used for dry, dust-free works. In: Proceedings of World Tunnel Congres Helsinky, Finland [7] Armand G. et al. (2013) Short- and long-term behaviors of drifts in the Callovo-Oxfordian claystone at the Meuse/Haute-Marne Underground Research Laboratory, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 5, pp TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

63 INNOVATIONS FILE Concrete lining doubled in its outer side with a compressible layer applied for tunnels in viscoplastic rocks Reza TAHERZADEH, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Roland LAVIGUERIE, Convergences, Antea Group, Antony, France Romain DANIEL, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Eric BOIDY, Convergences, Tractebel Engie, Antony, France Hichem OUFFROUKH, Convergences, Arcadis, Antony, France Paper presented at the Congress AFTES PARIS 2017 Résumé The double lining, decomposed into concrete and compressible layer, can be an efficient solution for deep excavation in viscoplastic rocks. From a geomechanical point of view, the viscoplastic rocks can considerably overload the liner due to the swelling/creep effects. The excessive deformations can challenge the construction method, which influences the costs/planning of the project. Yielding supports with lining stress controllers elements incorporated in the shotcrete are traditionally used for deep tunnels in deformable grounds. In these supports, the significant convergences are produced by the deformations of the yielding elements. Although, these deformations can be considered acceptable for the road/train tunnels or hydraulic galleries, this is not the case for the nuclear underground facilities, such as Cigeo project, in which the interior dimensions should be strictly respected for a long term period. This requirement has led to develop a new technical solution consisting of the doubled liner. In this solution, the compressible layer, placed at the outer side of the concrete lining, allows not only limiting the ground pressure applied to the structure but also reducing the convergences of the concrete ring. In this article, the efficiency of the new solution has been studied and modeled for two different construction methods, TBM or Traditional Excavation, taking into account 2D and 3D effects. 1. Introduction 1.1. Definition of a new design for the lining of galleries The civil engineering design of an underground structure faces major difficulties when the excavation is carried out at great depths, and therefore under heavy natural stresses, in deformable ground of argillite, shale or phyllite types. From a geomechanical point of view, the deferred behaviour of the ground can have a considerable impact on the design and sizing of gallery linings. Moreover, in the short term, significant deformation of the ground during excavation requires the implementation of complex and expensive excavation and supporting techniques. This article is written in this context. Tunnel boring machines are being used more and more frequently on underground work sites because they now make it possible not only to quickly excavate a secure tunnel, but also to place prefabricated segments at the same time, which constitute the final lining of the structure. This tunnel construction technique is fast and economical, but it is not applicable to all terrains and all geometric configurations. In particular it does not allow for excavation of the deep tunnels in areas of viscoplastic behaviour, when the lining of stone arches consists of a rigid ring with a mortar or gravel type standard settings and in the presence of significant deferred deformations. Indeed, standard stone arches do not have sufficient resistance to withstand the deferred stresses of the ground, and the thickness of concrete to implement would be technically and economically too large. A first approach has been implemented by Andra in the underground laboratory at Meuse Haute Marne involving the injection into the path of a TBM of a compressible filling material (DeCoGrout ) to absorb the deformations of the ground and limit the forces related to the thrust of the ground exerted on the arch ring [5]. This technique has the advantage of not impacting on the manufacture and implementation of the arch lining. Experience feedback shows that the significant scaling of argillites that occur during excavation results in the accumulation of argillite boulders in the annulus along the TBM shield prior to the injection of the filling material. In the case of compressible filling material, this phenomenon no longer makes it possible to guarantee the theoretical thickness of the material placed around the lining and the occurrence of «hard points, due to the presence of boulders in the annulus, introduces a heterogeneity in the distribution of the forces exerted on the arch s ring, and thus in the generation of parasitic moments, with the deformations being no longer absorbed uniformly around the ring. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

64 INNOVATIONS FILE Figure1: Potential technical solutions to limit the thickness of the rigid lining. The new design studied by the «CONVERGENCES engineering group, involves directly placing, by TBM, «bilayer arches» composed of a rigid concrete layer on the lower surface and a layer of compressible material on the upper surface of the concrete arches, to ensure a constant thickness of this material around the arch ring. Forces exerted on the lining are thus reduced overall and the risks of heterogeneous thrusts potentially under control (including in an anisotropic field of stress); the concrete thickness required can therefore be significantly reduced. With this new type of arch, it is possible to widen the scope of use of TBMs with the installation of arches in deep tunnels that intersect with thrusting/swelling ground, and consequently reduce the cost and time of construction of underground structures. This new design is also applicable to formed concrete linings. A compressible material placed in contact with the temporary support (on the upper surface of the final lining) absorbs some of the ground deformations over the lifetime of the structure and thus limits the stresses in the concrete lining to be considered for its sizing, particularly for the intersections between galleries. The route encountered a group of extremely fractured, very pressured carboniferous shales, generating very large convergences Applicability of the bilayer lining concept Haute-Marne Underground Laboratory (LSMHM). In this case, given the flexibility of the support, the internal clearance of the structure can undergo significant deformation which must be taken into account when sizing the final lining, which cannot always be planned for. In fact, in an industrial and nuclear context, such as for the Cigéo project, it is necessary to guarantee the maintenance of the internal clearance for the installation s operations for at least one hundred years. This requirement has led the «CONVERGENCES» engineering group to get involved in the study of the alternative solution for bilayer linings installed to the rear of the TBM as described above. Thanks to its deformation characteristics, the compressible material not only makes it possible to delay the loading of the lining in the short/ medium term but also to neutralize deformations of the internal clearance over the lifetime of the structure (Figure 1), which then relieves the internal structures in particular. For this to work, the compressible material must have well-defined and relatively stable characteristics as presented in Characterization of thrusting grounds 2.1. Case of the Saint-Martin-La-Porte drift As part of the international section of the Lyon-Turin rail project, the Saint-Martin-La-Porte drift was excavated over a section of 80 m² and 2,200 m in length. The route encountered a group of extremely fractured, very pressured carboniferous shales, generating very large convergences reaching 2 m under the overburden in the order of 300 m. Several types of retaining structures were tested (sliding sections with bolts, sliding arch sections with 20 cm thick fibre-reinforced concrete shell with longitudinal grooves at right angles to each section sliding zone). After discovering the strong convergences and reboring the zone, the excavation was carried out in several consecutive phases (divided sections) with a support made up of TH (Toussaint-Heintzmann arch) sections and compressible shims (Figure 2) to absorb the convergences and to allow for a concrete ring to be cast on a heavily reinforced raft Case of the Underground Laboratory of Meuse Haute-Marne (LSMHM) In practice, the inability to use a TBM leads, after the conventional method excavation, to the implementation of a temporary support. A flexible support of the «shotcrete shell with built-in compressible shims» type and/or «sliding sections» have already been used in this type of ground. In this case, the flexible support allows for a limiting of the stresses in the final lining placed in a second pass. These principles have been applied to certain Alpine tunnels in Switzerland, the Saint-Martin-La-Porte drift, and the GCS, GCR and GER galleries at the Meuse The Flexible Design Gallery (GCS), oriented in the direction of the major horizontal stress, was excavated using a conventional method with a diameter of 5.2 m. A flexible support, consisting of 18 cm thick shotcrete shells with 12 compressible shims and 12 HA25 radial bolts of 3.0 m in length, was installed in 1.2 m intervals [6]. The compressible shims have a compression level between 4 and 5 MPa with a crushing rate in the order of 40%. The measurements give an orthoradial stress of between 1.36 and 7 MPa for an average of 4 MPa. These values show the correct operation of the support, 62 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

65 INNOVATIONS FILE Figure2: Drift at Saint-Martin-La-Porte - Semi-rigid profile. the highest stresses being in the vault and counter-vault. In addition, the convergence profiles measured in the galleries with flexible support vary depending on the orientation of the gallery compared to the initial state of stress as shown in Figure Characterization of the compressible material 3.1. Objectives sought in underground works In the case of underground structures excavated in shifting ground, the characteristics of the compressible material must make it possible to meet several objectives: l block and hold in place the concrete ring, l bear the weight of the ring, particularly during transport and its implementation, l to absorb the deformations of the ground while limiting the pressure increase transmitted to the ring of arches, l present a significant deformation level to limit the thickness of compressible material to implement and thus the excavation diameter. To summarize, the stress-deformation graph for this type of material must present: l A first elastic phase with a relatively high modulus of deformation which makes it possible to stabilize the concrete ring and quickly put it under stress, l A second plastic phase, as large as possible, with a low deformation modulus, ideally zero (perfectly plastic phase), starting from a stress value that is well defined by the design studies (ideally the lowest possible for example between 1.5 and 2.5 MPa), which makes it possible to absorb the deformations of the ground while keeping the stress transmitted to the lining relatively constant. At the end of the plastic phase, there is a third phase, with a very rapid increase of the modulus of deformation, the material becoming relatively «incompressible» (Figure 4). In addition, the compressible material must be as strong as possible to facilitate its transport, storage and handling, especially in the case of one-piece arch segments Behaviour of bilayer lining From a theoretical point of view at first approach, for a circular gallery, the stresses supported by the lining are proportional to the pressure exerted by the ground upper surface. Limiting this pressure therefore amounts to limiting the internal stress. Figure 5 compares the impact of a rigid or bilayer lining in terms of pressure and displacements over the interaction curves of the convergence-confinement method. Figure3: Convergence measurements in galleries following the direction of the major horizontal stress (on the left) and the minor horizontal stress (on the right) [7]. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

66 INNOVATIONS FILE In the bilayer configuration, the compressible material provides flexibility to the upper surface of the lining and absorbs, by deforming, the excess stress induced in the concrete by the deferred thrust of the ground. It thus limits the pressure transmitted to the concrete lining which, in turn, provides the necessary rigidity for the structure to ensure the maintenance of the lower surface clearance. Ground Figure 4: Typical behaviour sought for the compressible material under oedometric loading. Rigid Bilayer Support (SolExperts AG) shims, which are cement-based products l Material under development: Andra, in partnership with CMC, is developing a bilayer arch with a compressible layer of clay shell. The fired argillite-based material Long term Displacement w Short term Figure5: Comparison of the impact of a rigid or bilayer lining in terms of pressure and displacements over the interaction curves of the convergence-confinement method. Assuming an upper surface diameter of the lining of 9 m and a lining thickness of 50 cm, the stress curves in the lining as a function of the ground loading indicate that to limit the stress in the lining to less than 30 MPa, the pressure exerted by the ground under 3 MPa needs to be contained (cf. Figure 6). Figure 7: Sample before and after oedometric compression test (left) and example of stress-strain curves (DeCoGrout ) (right) Ref. [1] [2] Potential compressible materials In general, the compressible materials identified at this stage of the studies still need to be developed in order to guarantee the desired crushing rates. As an example, the following main materials can be cited: l Existing materials developed specifically for underground works: DeCoGrout (Hochtief Construction AG/Schretter) and the material including hidcon Figure8: Example of stress-strain curves (hidcon ) Ref. [3]. Figure 6: Relationship between ring loading and resulting stresses. 64 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

67 INNOVATIONS FILE whose compressibility is related to the hollow form of the mini-cylinders which are the main component and to their crushing under stress. The elements are connected with a cement slurry. The behaviour is controlled by the thickness and the length of the hollow cylinders. l Materials developed for other applications but with compressibility properties that can be made compatible and controlled on demand with the desired behaviour: for example metal foams (in particular based on aluminium oxide) or glass (Foamglas type) can have crushing rates much higher than other products of between 30 and 50% and can allow great flexibility in the adjustment of the stress level Packaging and implementation of the compressible material Bilayer arches In the case of the Cigéo underground structures, the expected convergence over their service life at 100 or 150 years is in the order of 20 to 30 cm for flexible support, depending on the diameter and/or the orientation of the structures in relation to the main stresses in the ground. Sizing calculations show that for most Cigéo linear structures, a compressible material thickness on the upper surface of the segments of 15 to 20 cm with a deformation/compressibility rate in the order of 50%, is sufficient to absorb long-term deformities over a hundred years. The most appropriate method for the underground work seems to be the implementation of the material by prefabricated plates. The manufacture of the bilayer arch can be planned based on several methods: l Pouring the compressible material directly onto the upper surface of the arch using a specific removable formwork, l Attaching to the upper surface of the concrete segment a prefabricated and preformed layer made of the compressible material. The prefabrication of the compressible layer makes it possible to have two distinct manufacturing sites: arches and compressible layer. It simplifies the handling of the arches as the compressible layer is not in place but requires a device for fixing this element onto the upper surface of the arch s concrete. Automatic gluing or spanning/nailing is planned for. This operation can be carried out at different stages of the supply of the TBM: arch factory, site stockyards or even on the follower train. The formwork of the compressible material requires a specific rheology to be able to perform the casting and surfacing on the upper surface of the arch as well as sufficient adhesion on the concrete. The installation is preferably planned for the arch factory to limit transport and handling, which would likely significantly damage the compressible material by its relative fragility Bilayer linings The lining of galleries excavated by traditional methods poses the same problem as in the case of TBM excavation, namely to limit the thickness of the concrete to implement. However, the implementation of this lining after excavation by traditional method can be postponed in relation to the excavation and the establishment of the support. The duration of this postponement is calculated based on: l stresses related to the time of the completion of the works: in the case of Cigéo, a lining installation postponement from 6 months to 1 year is envisaged; l the impact on the sizing of the lining. The implementation of the compressible layer between the temporary support and the final lining can bridge this delay. In this case, the lining is put in place by formwork and pouring, it is therefore necessary to first lay the compressible layer. The most appropriate method for the underground works is the implementation of the material by projection, a method which allows large volumes to be rapidly applied over large areas while avoiding the inevitable irregularity of the shotcrete support facings. However, in the current state of developments, it is considered that the projection of a thickness of cm of compressible material is probably not possible without significantly modifying the original mechanical properties of said material. Indeed, the high energy required for the projection operation determines the level of compactness of the material freshly deposited onto the walls, which would cancel out the low plastic level that is sought. Conversely, it seems more likely to be able to put in place the thickness of compressible material in the form of prefabricated plates (cement, metal foam or glass type), fixed in the walls by means of a traditional nailing system. These plates must be light enough to be able to be implemented manually using a small mechanical arm. In the case of metal foam, density in the order of 200 to 300 kg/m 3 makes it possible to have surface plates in the order of 0.5 m² for a thickness of 0.15 m with a weight from 15 to 22.5 kg, which is consistent with the implementation by drilling or sawing even for complex geometries at right angles to the gallery intersections Theoretical mechanical characteristics The theoretical plasticisation pressure variation curve with the plastic volume deformation was adjusted based on the stress-strain curves of different types of compressible material (Figure 7). The curve has an elastic phase that extends to 1.5 MPa with 1.5% deformation. With an upper deflector, the material enters the plastic phase with a lower slope and receives deformations up to more than 50% with a stress of 3 MPa. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

68 INNOVATIONS FILE 4. Long-term theoretical behaviour of the structure 4.1. Principles of numerical modelling The numerical method, which is based on finite elements or finite difference calculations, is used when the overall behaviour of the structure becomes complex. The sizing of the linings is then carried out on the basis of numerical simulations carried out in this case with the calculation tool FLAC2D/3D (Itasca). Numerical methods can represent, in a sophisticated way: l taking into account the true shape of the galleries, l the behaviour of the ground, taking into account the rheology of the argillites (with thermomechanical coupling where necessary), l the anisotropy of in-situ stresses, l the phasing of the works, l the presence of structural elements without resorting to simplifications, l taking into account the ground-structure interaction, continuously, as a function of time. In particular, 3D calculations are designed to take into account the truly three-dimensional character of the structures or parts of non-linear structures such as gallery intersections and niches. In 2D, the compressible material is modelled by «support» type elements (beam type) oriented perpendicular to the contact surface between the arches and the ground. Their stiffness is determined by the non-linear behaviour law defined in the previous Figure 10. The mechanical behaviour of these elements is a one-dimensional behaviour oriented radially around the ring. Note that the compressible material being prefabricated, its thickness is perfectly controlled on the upper surface of the arches. In 3D, the use of «support» elements in three-dimensional models has limitations, particularly in the case of intersections between galleries. Indeed, in this case, the normal direction at the surface of the excavation and at the surface of the lining is not clearly identified (edges). The simulation of the compressible material with elements of the support type is therefore no longer possible. In order to remedy this problem, the compressible material is modelled with volume elements, which makes it possible to take into account loading conditions in all directions. The behaviour model used is the doubleyield model. This model, available in FLAC3D, makes it possible to follow the development of a volume plastic deformation which depends on the average stress undergone by the material, including a voluminal plastic surface (called a «cap»). The interest being focused on the modelling of the volume behaviour of the material, an infinite cohesion is taken into account. The tensile strength is considered as zero. Note that to neutralize the development of an orthoradial stress in the material, the Poisson ratio is taken to be equal to zero. This prevents the development of a lateral deformation during the elastic phase of the behaviour. Figure10 : Curve for modelling the behaviour of the compressible material in stresses - strains 4.2. Results by TBM - straight section In the TBM excavation configuration, for the calculations presented in this section, the tunnel has an internal diameter of 8 m. The arches are sized here for an anisotropic state of the stresses at 500 m of depth and in thrusting ground. The concrete thickness retained in a straight section is of 45 cm doubled or not by 15 cm on the upper surface. For the two types of rigid and bilayer design, the following figures make it possible to compare, after 100 years, the major main stress fields as well as the evolution of the normal force in the arches and the pressure acting on the arches depending on the angular position. The use of compressible material here makes it possible to divide by 3 the pressure exerted on the arches and by about 2.5 the maximum stress applied to the haunches. As an indication, the figure below gives the short-term evolution of the orthoradial stresses in the ground in contact with the arches. Numerically, the compressible material makes it possible not only to reduce the pressure exerted on the arches as soon as it is put in place but also to make the loading pressure uniform over the circumference of the ring. Note that in practice, in order to guarantee a sufficient margin of safety with respect to the rigid post-level part, a safety factor of 1.5 is to be sought with respect to the average crushing of the compressible material in relation to the limit deformation of the plastic level of the material. Assuming a plastic level final deformation in the order of 50%, the maximum allowable deformation is proposed to be limited to 35% (see Figure 15). In the case presented here, the deformation of the compressible material is estimated from the values of the horizontal displacements at the haunch and vertical in the vault, at the upper surface of the arches and at ground 66 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

69 INNOVATIONS FILE Figure11: Comparison of major stress fields at 100 years (left) and normal force in the arches as well as pressure at 100 years on the arches in the rigid and bilayer designs (right). level, obtained at the installation of the lining and after 100 years. The maximum deformation reaches values of 32% in the vault and 31% in the haunch respectively. The calculations carried out have thus made it possible to demonstrate that the use of compressible material on the upper surface of the concrete lining is just as effective as a rigid design to limit the deformations of the lining on the lower surface, which is preferable for the addition of interior fittings and equipment retrospectively Results at right angles to gallery intersections 8 m and the secondary gallery, in isotropic configuration, has a diameter of 2 m. The concrete thickness is 115 cm and 50 cm in these two galleries, respectively; it is lined or not with 15 cm of compressible material on the upper surface. The final lining is laid one year after the excavation of the intersection. The use of a compressible material here makes it possible to halve the maximum stress generated at the haunches of the intersection. In addition, the maximum deformation of the compressible material after 100 years is approximately 12% at the haunches of the intersection, a value lower than the maximum acceptable deformation proposed limited at 35%. The rigid lining solution does not ensure the stability of the structure without a significant thickness of concrete for which there is not always experience available, particularly with regard to intersections between galleries. On the other hand, the bilayer solution (concrete lining with compressible material on the upper surface) makes it possible to significantly reduce the thickness of the formed concrete and the stresses even in the most critical areas such as at right angles to the intersections between galleries. The following images give an overview of the modelling in Flac3D of an intersection with bilayer lining (shown in red colour). In the example described below, the main gallery, in an anisotropic configuration of the stresses, has a diameter of Figure12: Short-term evolution of orthoradial stresses in the ground in contact with the arches TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

70 INNOVATIONS FILE Figure 13: Flac3D modelling of an intersection with bilayer lining 5. Conclusions The «CONVERGENCES» engineering group, using complex numerical modelling, carried out a thorough study of the straight sections as well as the three-dimensional effect of intersections between deep galleries in thrusting ground. A new bilayer lining design is proposed in order to optimize the thickness of the linings and to control lower surface movement in order to meet the requirements specific to nuclear safety. This solution, being both efficient and economic, consists of the installation of a pre-fabricated compressible material over the upper surface of the arches or formed concrete linings. The efficiency of the system has been demonstrated numerically through 2D and 3D numerical calculations. With this new type of lining, it is potentially possible to extend the range of uses of deep tunnel TBMs that cross thrusting ground with significant deferred deformations, but also to reduce the cost and time of the construction of tunnels under heavy loads. At this stage of the study, the compressible material is still subject to technological developments and additional tests in terms of thermomechanical behaviour, durability, manufacturing processes and implementation in real work execution conditions. n Figure 14: Field of the main major stresses in the lining at 100 years in the rigid (left) and bilayer (right) designs(droite). Figure 15: Positioning of the deformations calculated over the plastic level of the compressible material. 68 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

71 INNOVATIONS FILE 6. References [1] Billig B. et al. (2008) Ausbausysteme [1] Billig B. et al. (2008) Ausbausysteme für den maschinellen Tunnelbau in druckhaftem Gebirge - Beitrag für das Tunnelbautaschenbuch 2008 [2] Billig B. et al. (2007) DeCo Grout Innovative Grout to cope with Rock Deformations in TBM Tunnelling - ITA-AITES [3] Guayacan-Carrillo M-L., et al. (2015) Analysis of Long-Term Anisotropic Convergence in Drifts Excavated in Callovo-Oxfordian Claystone, Rock Mech Rock Eng [4] Bonnet-Eymard T., et al. (2011) Soutènement souple pour le creusement de galeries dans les argilites du CMHM - Congres AFTES, Lyon octobre 2011 [5] Zghondi J. et al. (2015) Monitoring and behavior of an instrumented concrete lining segment of a TBM excavation experiment at the Meuse Haute-Marne Underground Research Laboratory, 10th International Conference on Mechanics and Physics of Creep, Shrinkage, and Durability of Concrete and Concrete Structures, CONCREEP-10 [6] Bonnet-Eymard T., Ceccaldi F., Richard L. (2011) Extension of the Andra underground laboratory: methods and equipment used for dry, dust-free works. In: Proceedings of World Tunnel Congres Helsinky, Finland [7] Armand G. et al. (2013) Short- and long-term behaviors of drifts in the Callovo-Oxfordian claystone at the Meuse/Haute-Marne Underground Research Laboratory, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 5, pp SUIVI DE STABILITE, MONITORING, INSTRUMENTATION, RISK MANAGMENT Aliter Videre Solutions élargit à nos compétences traditionnelles en auscultation et monitoring temps réel, les techniques d instrumentation et du reporting SIG 3D. Particulièrement indiquée pour des suivis de haute précision sur des zones impactées par des travaux en souterrain. N hésitez pas à nous consulter pour vos chantiers où la stabilité et le management des risques sont des enjeux prioritaires. SUIVI DE STABILITE PAR INTERFEROMÉTRIE RADAR SATELLITAIRE Le GIE AURIGAMI allie à nos compétences traditionnelles en auscultation et monitoring temps réel, les techniques de l interférométrie radar satellitaire. Cette dernière est particulièrement indiquée pour les suivis de haute précision sur les ZIG et au-delà. Tél info@ggctopo.com TOPOGRAPHIE DE PRÉCISION, RÉSEAUX POLYGONAUX, TOPOGRAPHIE SOUTERRAINE Votre prestataire depuis longtemps dans le domaine du souterrain, GGC peut prendre en charge vos besoins liés à la topographie : Polygonale, Profilométrie, Guidage TBM, Scan 3D, Analyse de vos cahiers de charges. Nouvelle activité : contrôles dimensionnels très haute précision dans vos usines de préfabrication. Laser Tracker Leica AT902 Précision XYZ : 1/10 e mm. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

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74 DOSSIER INNOVATIONS Tunnelier à densité variable associant deux technologies de tunnelier pour sol meuble Karin Bäppler, Head of Geotechnics and Consulting Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Frédéric Battistoni, Division Manager Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Werner Burger, Manager Design Division Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Article présenté au Congrès de l AFTES PARIS 2017 Résumé Les tracés de tunnels avec des conditions de sol variables sont devenus des défis habituels pour de nombreux projets souterrains. Les conditions le long du tunnel varient souvent de faces rocheuses stables à des faces en terrains meubles sous pression d eau. Les technologies standard pour tunneliers à bouclier ont été optimisées pour faire face à une plus grande variété de conditions de sol. Les limites techniques et commerciales sont souvent atteintes lorsque ces variations de conditions de sol deviennent trop importantes. Les tunneliers à plusieurs modes intègrent la possibilité d adapter la technologie d excavation du tunnel afin de s adapter aux conditions effectives du sol et ainsi opérer le tunnelier en différents modes. Les conditions particulières du projet de tunnel routier Socatop à Paris ont exigé par exemple une conception de machine susceptible de passer du mode pression de terre (EPB) au mode pression de boue dans le tunnel. Le projet a montré de façon concluante qu une combinaison complexe de différentes technologies peut être pertinente si les circonstances du projet sont appropriées. Une autre étape préliminaire dans le futur développement de tunneliers à densité variable a été la conception de la machine pour le projet de tunnel du port de Miami. La machine a pu être transformée du mode EPB à un mode par marinage hydraulique. Elle a pu être opérée dans un mode appelé WCP (Water Control Process) qui est un mode de contrôle par marinage hydraulique avec le contrôle de la pression à front. Le document mettra en évidence le fait que la nouvelle génération de machines pour terrains tendres à plusieurs modes, les tunneliers à densité variable, est à la pointe de la technologie. Sans modification mécanique majeure, la machine, qui associe les deux technologies de tunnelier pour sol tendre en mode fermé, peut passer d un mode à l autre dans le tunnel en maintenant un contrôle permanent et complet de la pression frontale et sans que des interventions au niveau de la chambre d excavation soient nécessaires. 1. Introduction Pour les Maitres d Ouvrage et les investisseurs, il est important que les travaux d excavation de tunnel soient réalisés en sécurité, et dans les temps et budgets impartis. Ces critères sont d autant plus importants pour obtenir la confiance du public et des clients et faire accepter des projets à grande échelle. Pour respecter ces critères, les solutions flexibles et orientées vers l avenir, telles que la construction de tunnels par technologie mécanisée, deviennent de plus en plus importantes pour les Maîtres d Ouvrage et les entreprises. Étant donné que les projets actuels sont de plus en plus souvent conçus et mis en œuvre dans des régions et des conditions géologiques qui auraient été inconcevables il y a une décennie, des concepts de machines particulièrement adaptés sont requis pour travailler en sous-sol en sécurité indépendamment des conditions du sol. Ainsi, des ouvrages souterrains sont de plus en plus fréquemment planifiés dans des géologies hétérogènes avec des sections pouvant comprendre des roches, des sols tendres sous nappe et/ou des fronts de taille mixtes. En raison de ces différentes conditions, il est nécessaire que la machine soit spécialement adaptée de façon à permettre le creusement et la réalisation du revêtement du tunnel dans de bonnes conditions de fiabilité et de sécurité et sans longues phases d adaptation de l équipement aux conditions de sol. Le document soulignera les qualités de la nouvelle génération de machines pour terrains tendres, qui combinent les deux technologies de base. La nouvelle génération de machines à plusieurs modes pour terrain tendre est conçue de telle sorte qu il soit possible de passer facilement du mode pression de terre (EPB) au mode pression de boue. Ce changement de mode est possible à l intérieur du tunnel en maintenant un contrôle permanent et intégral de la pression frontale sans que des interventions au niveau de la chambre d excavation ne soient nécessaires. Cette nouvelle génération de machine est appelée tunnelier à densité variable et offre les deux avantages suivants : la sécurité et la flexibilité maximales dans le choix du soutènement du front de taille et du transport du marinage. 2. Les étapes de développement de la nouvelle génération de tunnelier à plusieurs modes pour sol tendre Le premier tunnelier à plusieurs modes a été conçu dans les années 1980 pour un projet de construction de tunnel qui a été réalisé dans des conditions de sol variables comprenant de la roche stable à tendre, un front de taille mixte et des sols aquifères. Depuis lors, 72 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

75 DOSSIER INNOVATIONS la technologie a été continuellement améliorée et mise à jour, ce qui a permis d atteindre un niveau d`expérience intéressant permettant la conception actuelle du tunnelier à densité variable. [1] En 2000, un tunnelier à plusieurs modes a été utilisé avec succès pour le projet de tunnel routier Socatop (Paris). Le projet comprenait la construction du tunnel ouest de l A86 formant le maillon final de l A86 autour de Paris. Le tunnel a été construit pour décongestionner le trafic et améliorer les axes de circulation entre les banlieues parisiennes. Le tunnelier à plusieurs modes qui a été utilisé pour la construction de ce tunnel avait un diamètre de 11,56 m et était alors le premier tunnelier à pouvoir fonctionner en mode pression de terre et pression de boue. Le tunnel a été construit par trois des plus grandes entreprises françaises du bâtiment et du secteur routier : Vinci, Eiffage Construction et Colas. Pour justifier l effort significatif lié à la conception d une machine qui soit capable de passer intégralement du mode EPB au mode pression de boue à l intérieur du tunnel, le projet doit répondre à des conditions spéciales. Le projet Socatop de Paris répondait à ces conditions. Le tunnel a une longueur de 10 km, et environ 60 % des conditions souterraines sont des sols adaptés à l utilisation d un bouclier EPB. Les 40 % restants du tracé présentaient une condition optimale pour l utilisation d un tunnelier à pression de boue. Les deux systèmes (boucliers à pression de boue et boucliers EPB) opèrent avec une chambre d excavation remplie et une pression contrôlée pour le front de taille. Les différences principales entre les deux modes opérationnels sont les caractéristiques du remplissage de la chambre d abattage, telles que la viscosité, la résistance au cisaillement, la densité, le type de chambre et le contrôle de la pression frontale. Dans le cas des boucliers à pression de boue, la pression frontale est contrôlée par une bulle d air créée, dans la plupart des cas, par la séparation de la chambre d excavation en deux compartiments au moyen d une paroi plongeante. Avec un bouclier EPB, la pression frontale est contrôlée par la vitesse d avance et le volume d extraction du marinage par l intermédiaire de la vitesse du convoyeur à vis. La conception des roues de coupe et des chambres d abattage n exige pas de compromis entre les deux modes opérationnels. Les différences mécaniques principales sont le transport du marinage dans la chambre d excavation et dans le tunnel. Les boucliers à pression de boue utilisent un circuit de marinage fermé et sous pression avec une station de traitement des boues à la surface ; les boucliers EPB utilisent un convoyeur à vis pour assurer une extraction contrôlée du marinage hors de la chambre d excavation et un système de transport en tunnel ouvert avec des bennes de marinage ou des convoyeurs. L espace disponible généré par la taille du tunnelier pour le projet Socatop a permis d installer simultanément les deux systèmes d évacuation du marinage dans la zone de la chambre d abattage moyennant quelques compromis mineurs. Lorsque le mode pression de boue était nécessaire dans les conditions géologiques avec présence possible de blocs, un concasseur à mâchoires pouvait être mis en service à partir d une position de stationnement Figure 1 : Tunnelier à plusieurs modes pour Socatop : mode à pression de boue et pression de terre devant la grille d aspiration. Cette mise en service engendrait une intervention humaine contraignante supplémentaire. Avec des diamètres de tunnelier de moins de 8 mètres, cette opération devient encore plus difficile. Bien que le projet Socatop ait eu pour principe de conserver une solution unique pendant une période relativement longue, il a montré de façon concluante qu une combinaison complexe de technologies différentes peut être opportune si les circonstances du projet s y prêtent. En mai 2013, Bouygues Civil Works Florida a achevé avec succès l excavation du tunnel routier du port de Miami, en Floride. Le projet comprend des tunnels bitubes de 1,2 km qui traversent directement le canal de navigation et le terminal pour navires de croisière. Les extrémités des tunnels rejoignant les tracés existants sur les îles Watson et Dodge. Les tunnels comportent deux voies de circulation, des bordures, des passerelles, des ventilateurs et des dispositifs complémentaires de sécurité. Le creusement du tunnel du port de Miami dans la Baie de Biscayne a été réalisé dans les conditions de terrain poreuses et variables (principalement sable, calcaire et eaux souterraines contenant du chlorure). Un tunnelier à pression de terre (EPBM) Herrenknecht d un diamètre de 12,87 m a été choisi pour creuser et revêtir les tunnels bitubes, en raison de la perméabilité élevée du sol dans la formation poreuse et des soucis environnementaux liés à l écoulement possible de boue dans la réserve aquatique de la Baie de Biscayne. Le tunnelier a été adapté aux différentes conditions du sol pouvant avoir localement une grande perméabilité, et devait permettre de contrôler la pression d eau tout en excavant le front de taille. La machine a pu être utilisée tant en mode EPB avec un transport de marinage via un convoyeur à vis et des convoyeurs à bande, qu en mode «WCP» ; mode de contrôle hydraulique utilisant un circuit de marinage. Ce mode était particulièrement nécessaire lorsque la machine devait excaver sous le canal dans des terrains hautement perméables. Le mode WCP n utilise pas la trappe de décharge de la vis ; le marinage est déchargé de la vis au travers d un concasseur et transporté dans une conduite et pompé vers une station de séparation située en surface. Contrairement à une machine à pression de boue standard, le système ne comprend pas de concasseur dans la chambre d excavation. La configuration des outils de la tête de coupe est conçue de façon à limiter les blocs susceptibles d entrer dans la chambre d abattage à une taille compatible avec la vis de marinage. Le mode TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

76 DOSSIER INNOVATIONS Figure 2 : Principes fonctionnels utilisés pour le «mode WCP» sur le tunnelier du port de Miami. WCP, tel qu il est conçu pour les tunneliers du projet de Miami, est un système simplifié ainsi qu une étape préliminaire dans le développement du futur tunnelier à densité variable, où un concasseur rotatif et une boite de dilution (slurryfier-box) ont été installés en sortie de la vis de marinage. La boîte dilution et le concasseur doivent être mis en position de garage avant que le convoyeur à bande ne puisse être mis en service. 3. Tunnelier à densité variable, une nouvelle génération de tunneliers à plusieurs modes pour sol tendre Les conditions spécifiques des projets actuels ainsi que des changements fréquents de sols, la présence de roches et des conditions mixtes sols-roches au front de taille du tunnel se rencontrent de plus en plus souvent, et ce, au-dessous de la nappe phréatique. Ceci a conduit à passer d un mode opérationnel à l autre, et ce, même pour les tunneliers de petite et moyenne dimension, en contrôlant la pression au front pendant le passage d un front de taille à boue à un support par pression de terre. Cette nouvelle génération de tunneliers à plusieurs modes, le tunnelier à densité variable, combine les avantages individuels de chacun des systèmes dans une seule machine. Le développement du tunnelier à densité variable a été axé sur l objectif de passer, dans le tunnel, d un mode opérationnel fermé à l autre (front de taille à confinement de boue et front de taille à confinement par pression de terre) sans qu il ne Figure 3 : Tunnelier à densité variable, modes de creusement différents pour adaptabilité optimale dans des terrains difficiles. soit nécessaire d effectuer de modification mécanique dans la chambre d excavation ou sur le train suiveur du tunnelier. Le tunnelier à densité variable peut être utilisé comme tunnelier à pression de boue classique avec un système à bulle d air pour contrôler la pression frontale, mais également en mode EPB intégral. Le passage d un mode à l autre peut s effectuer graduellement avec contrôle permanent et intégral de la pression frontale du tunnel et sans aucun besoin d interventions au niveau de la chambre. Il est également possible d utiliser cette machine avec un niveau de densité élevé dans la chambre d excavation (niveau trop élevé pour un mode boue classique mais trop grande fluidité pour un mode EPB classique). Le tunnelier à densité variable entièrement équipé exige deux systèmes de transport de la boue dans le tunnel. Dans un mode à pression de boue classique (avec bulle d air pour le contrôle actif de la pression frontale), un circuit de boue fermé est nécessaire. S il fonctionne en mode EPB (marinage par convoyeur), des bennes ou des convoyeurs en continu sont également nécessaires. Le tunnelier à densité variable peut aussi être utilisé avec un support par pression de terre classique dans la chambre d excavation et un transport par circuit fermé dans le tunnel, par exemple pour des terrains contaminés. Selon les conditions spécifiques du projet, l un des deux systèmes peut être choisi comme système primaire à haute performance et l autre comme système secondaire à performance réduite. Pour tous les modes opérationnels du tunnelier à densité variable, la boue est extraite de la chambre d excavation via un convoyeur à vis. Le traitement ultérieur de la boue dépend du mode opérationnel en place et du choix de la logistique pour le transport du marinage. Il peut être assuré par le transport hydraulique à travers des conduites, le transport par convoyeur à bande ou le transport par train. 4. Première utilisation de tunneliers à densité variable (Ø 6,62 m) pour la ligne MRT 1 de la vallée de Klang à Kuala Lumpur Le premier tunnelier à densité variable a été utilisé pour la section souterraine de 9,5 km de la première ligne du projet de MRT de la vallée de Klang (Grand Kuala Lumpur). Quand elle sera mise en service, cette ligne de métro 1 sera une installation souterraine constituée de bitubes parallèles et de tubes de tunnel superposés en raison du manque d espace du milieu urbain. Le tunnel a été construit dans la formation calcaire de Kuala Lumpur et la géologie Kenny Hill. La structure du sol calcaire de Kuala Lumpur est exigeante en raison de ses caractéristiques karstiques très irrégulières, avec de la roche calcaire érodée au-dessous d une strate superficielle. Six tunneliers à densité variable (Ø 6,62 m) ont été fournis à MMC-Gamuda KVMRT pour un total de 8,6 km. La section restante d environ 1 km a été creusée à l aide de boucliers EPB. Les machines à densité variables ont été spécialement adaptées aux conditions souterraines spécifiques, qui comportent le risque potentiel de rencontrer soudainement des cavités. Avec l application d un système à pression de boue classique, la 74 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

77 DOSSIER INNOVATIONS Figure 4 : Technologie à densité variable pour Kuala Lumpur. boue bentonitique à densité normale pouvait s échapper dans le sol ou vers la surface. L idée a donc été d utiliser une boue plus dense afin de pouvoir équilibrer la pression de la terre et de l eau au niveau du front de taille. L utilisation de boues plus épaisses et de densité plus élevée exige des adaptations du concept, telles qu une installation de préparation de boues à haute densité (HDSM) à la surface. En raison des bons résultats de l utilisation des tunneliers à densité variable pour les sections souterraines difficiles de la formation calcaire de la ligne de métro 1 de Kuala Lumpur, quatre tunneliers à densité variable supplémentaires seront fournis à Kuala Lumpur au milieu et à la fin de 2017 pour la réalisation d une section d environ 7 km de la nouvelle ligne de métro Tunnelier à densité variable (Ø 10,21 m) pour la ligne de métro 2/4 de Lima Le groupe Consorcio «Constructor M2 Lima», qui comprend ACS, FCC (Madrid) et Salini (Milan), a acheté deux tunneliers Herrenknecht, un EPB et un tunnelier à densité variable, pour la construction de 35 km de transport ferroviaire urbain pour la ligne de métro 2 de Lima (Pérou). Les deux tunneliers réaliseront un axe principal est-ouest (Alte-Lima-Callao) de la région métropolitaine de Lima-Callao. Une section de la nouvelle ligne ferroviaire urbaine de 11,6 km réalisée dans des conditions géologiques très variables, qui comprennent principalement des graviers grossiers avec du sable, des sables silteux, de l argile et du silt, sera creusée à l aide d un tunnelier à densité variable. La machine est équipée d un bouclier d un diamètre de 10,21 mètres. Le tunnelier à densité variable peut fonctionner en mode EPB et en mode boue et peut passer d un mode opérationnel à l autre avec un réglage continu du confinement du front de taille en fonction des conditions géologiques dominantes, et cela, sans aucune intervention au niveau de la chambre d abattage. Le tunnelier est conçu avec un convoyeur à double vis DN1150. Ce concept comporte une trappe entre la première et la deuxième vis et une trappe de décharge du marinage à l extrémité de la première vis sur un convoyeur à bande en mode EPB pressurisé ou ouvert. En mode boue, la trappe de décharge de la première vis est fermée et la trappe entre la première et la deuxième vis est ouverte de telle sorte que le marinage peut être déchargé dans une boite de dilution (capacité de 36 m 3 ) qui est installée à l extrémité de la deuxième vis. Cette boîte de dilution contient un concasseur à mâchoires qui réduit les blocs de telle sorte qu ils aient une taille adéquate pour leur transport dans le circuit de marinage jusqu à la station de traitement des boues située à la surface. En mode boue classique et à haute densité, le transfert du marinage dans la vis de marinage est une combinaison de transport mécanique et hydraulique. S il est nécessaire d effectuer une maintenance simplifiée du concasseur, la trappe de la vis doit être fermée afin de pouvoir accéder à pression atmosphérique à la boîte de dilution. 6. Tunnelier à densité variable (Ø 7,41 m) pour le contrat 1128 Shatin Central Link (Hong Kong) Shatin - Central Link (SCL) à Hong Kong est une ligne ferroviaire stratégique qui s étend de Tai Wai à Admiralty. Elle raccorde plusieurs lignes ferroviaires existantes et passe par de multiples districts de Hong Kong. Quand elle sera terminée, elle desservira des secteurs de Kowloon Est qui ne sont actuellement pas desservis par le réseau MTR et renforcera aussi le lien entre les Nouveaux Territoires et l île de Hong Kong. La société Dragages-Bouygues JV a obtenu le contrat de construction des 2x2 tunnels qui formeront une partie TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

78 DOSSIER INNOVATIONS Figure 5 : Tunnelier à densité variable pour la ligne de métro 2/4 de Lima d une extension de 6 km de la ligne Shatin à Central Link. Les travaux de creusement comprennent deux tunnels à l est (voie montante et voie descendante), chacun ayant une longueur d environ 590 m, qui s étendront du bâtiment de ventilation sud et de la nouvelle station de l Exposition à la ligne Shatin - Central Link et deux tunnels à l ouest (voie montante et voie descendante), chacun ayant une longueur d environ 510 m, qui seront creusés entre le point d évacuation d urgence de Fenwick Pier et la station de Admiralty. Les tunnels de la voie montante sont assez profonds, les tunnels de la voie descendante sont peu profonds. Tous les tunnels seront construits dans des conditions géologiques complexes comprenant une géologie très variable et principalement composée de granit complètement décomposé (CDG), avec la présence de blocs et de zones de transition à fronts mixtes ainsi que des sections alluvionnaires. Ces conditions hétérogènes qui règnent le long des sections spécifiques exigent l utilisation de deux différents types de tunneliers, un bouclier à pression de boue et le premier tunnelier à densité variable utilisé à Hong Kong. Le creusement des deux tunnels Ouest et du tunnel de la voie montante de la section Est a été réalisé avec un bouclier à pression de boue. Le premier bouclier est entré en service en mars Le tunnelier à densité variable (Ø 7,41 m), a été lancé le 19 août 2016 pour creuser la voie descendante peu profonde de la section Est. Cette section est caractérisée par d importantes portions situées dans des matériaux composés de blocs, provenant des anciens remblais de la zone de Réclamation. Le tunnelier à densité variable peut s adapter en permanence à la densité à front afin de satisfaire aux exigences liées aux contraintes d hétérogénéité et de faible profondeur. Le tunnelier peut fonctionner tant en mode boue qu en mode haute densité. Ce dernier est utilisé pour faire face aux conditions géologiques très variables associées à la couverture peu profonde (localement moins d un diamètre) et aux risques correspondants, tels que les fontis et les tassements, qui seraient susceptibles de constituer un problème en mode boue. Étant donné que ce tunnelier peut également fonctionner avec une boue lourde (HDSM), l installation de traitement des boues en surface est conçue pour approvisionner le tunnelier en HDSM. 7. Deux tunneliers à densité variable (Ø 7,05 m) pour le Forrestfield Airport Link, Perth (Australie) Salini Impregilo S.p. A. et NRW Pty Ltd JV ont signé le contrat de construction des tunnels ferroviaires bitubes pour le projet du Forrestfield Airport Link de Perth (Australie). Le Forrestfield Airport Link est une nouvelle ligne ferroviaire incluant deux tunnels bitubes d une longueur forée de 7,14 km. Cette nouvelle ligne reliera Bayswater Junction et Forrestfield. Une importante section du tracé passe au-dessous de l enceinte de l aéroport de Perth, incluant une zone sensible sous les pistes de l aéroport, les voies de circulation et les bâtiments. Les conditions souterraines attendues le long du tracé foré du tunnel seront variables avec prédominance de sable, de sable argileux et de couches «cimentées» dans le tracé du tunnel, avec un degré variable de résistance et de cimentation. La majeure partie des terrains à excaver devrait présenter des conditions à fronts mixtes sous le niveau de la nappe phréatique. Du fait de la variabilité de ces conditions géologiques, le choix s est porté sur l utilisation de deux tunneliers à densité variable. Les tunneliers d un diamètre de 7,05 mètres seront utilisés sur la totalité du tracé du tunnel en mode fermé afin de garantir la stabilité du sol pendant l excavation. Les machines sont mises en service à l entrée de Forrestfield et se dirigeront vers l ouest pour atteindre l entrée de Bayswater. Le tunnelier à densité variable du projet de l aéroport de Forrestfield est configuré de façon à fonctionner en mode EPB et en mode boue avec une chambre d excavation remplie et un confinement au front de taille. Tant en mode EPB qu en mode boue, le marinage est extrait de la chambre d abattage par l intermédiaire du convoyeur à vis et est transporté via un circuit de marinage hydraulique jusqu à la station de séparation en surface. Pour favoriser son transport hydraulique, le marinage est déchargé à l extrémité du convoyeur à vis dans une boîte de dilution de telle sorte qu il soit dilué. Un concasseur rotatif, qui est installé dans la boîte de dilution, traite les matériaux de façon à ce qu ils puissent être transportés par le circuit de marinage. 76 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

79 DOSSIER INNOVATIONS Les deux tunneliers à densité variable du projet Perth doivent commencer le creusement du tunnel vers le milieu de Dans le passé, un grand nombre de projets de construction de tunnels ont été achevés avec succès dans des zones sensibles. Les machines utilisées à ce jour correspondent aux critères techniques et de qualité les plus élevés de la technologie du creusement de tunnel mécanisé surmontant les challenges liés aux projets dans l intérêt des Clients et de l Environnement. 8. Conclusion Après la première introduction de la technologie des tunneliers multimodes dans les années 1980, des développements continuels ont été réalisés permettant de passer d un mode opérationnel à l autre à l intérieur du tunnel. Ceci a permis de poser les bases de la nouvelle génération de tunneliers à plusieurs modes pour terrain tendre (les tunneliers à densité variable). Ces machines, y compris les tunneliers de petite à moyenne dimension, sont en mesure de passer, aisément et avec réglage en continu du changement de la pression à front, du mode EPB au mode boue et inversement. Un des avantages technologiques majeurs de ces types de machine est que la pression au front réglée peut même être maintenue pendant la transition entre les modes opérationnels ; par ailleurs, les interventions au niveau de la chambre de travail ne sont plus nécessaires. Le nombre d applications de cette nouvelle génération de tunneliers à plusieurs modes pour terrain tendre montre l avantage d avoir une solution sûre à portée de main, y compris pour des secteurs à hauts risques potentiels, favorisant le contrôle des tassements et un impact réduit sur l homme et l environnement. La plupart des projets de construction de tunnels actuels comportent des conditions géologiques et environnementales hétérogènes complexes avec faible couverture ou la nécessité de passage sous des structures importantes et sensibles. Avec la technologie de pointe des tunneliers à densité variable, ces projets peuvent être réalisés en sécurité et avec fiabilité. n 9. Références [1] K. Bäppler, W. Burger, Innovation Track of Multi-Mode Machines for Complex Ground Conditions, Swiss Tunnel Congress 2016, p TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

80 INNOVATIONS FILE Variable Density TBM: combining two soft ground TBM technologies Karin Bäppler, Head of Geotechnics and Consulting Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Frédéric Battistoni, Division Manager Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Werner Burger, Manager Design Division Traffic Tunnelling, Herrenknecht AG Paper presented at the Congress AFTES PARIS 2017 Abstract Tunnel alignments with variable ground conditions have become commonplace challenges for many underground projects. The conditions along the course of the tunnel often range from stable rock faces to soft, water -shielded TBM s (Tunnel-Boring Machine) have been optimized to handle a wider range of specific ground conditions. Technical and commercial limits are often reached when variable ground conditions become too large. Multimode TBMs incorporate the possibility to adapt the excavation technology in the tunnel to suit the actual ground conditions and thus to operate the TBM in different modes. The particular project conditions for the Socatop road tunnel in Paris demanded for example a machine design that could be changed from EPB to slurry mode in the tunnel. Another preliminary step in the development of the Variable Density TBMs was the machine design for the Miami Port Tunnel project. The machine could switch from EPB mode to hydraulic mucking under full control of the face pressure. The so-called Variable Density TBM is a new generation of the multimode soft ground machine with state-of-the-art technology. Without major mechanical modification, the machine combines the two basic closed mode soft ground TBM technologies, by maintaining permanent control of face pressure. 1. Introduction The interest in today s underground tunnel construction projects, in particular for clients and project financiers, is, to complete the tunnelling structures safely, in time and within the given cost frame as cost and time overruns weaken the confidence of clients and authorities and finally the confidence and acceptance of large-scale projects among the public. That s how flexible, future-orientated solutions such as mechanized tunnelling technology are becoming increasingly important to clients and our customers to achieve the targeted quality and functionality of the project on time and within budget. As today s projects are more and more designed and implemented in regions and geological conditions that would have been inconceivable a decade ago, specially adapted machine concepts are required to safely excavate the infrastructure below surface where needed and regardless of prevailing subsoil conditions. Thus tunnel structures are increasingly planned in heterogeneous geologies with sections that can comprise solid rock conditions, soft and water-bearing soils and/ or mixed face conditions composed of rocks and soils. Such conditions demand a specially adapted machine design to safely and reliably excavate and line the tunnel and without the need for long conversion times to adapt the equipment to the specific prevailing soil conditions. The paper will highlight the new generation of soft ground machines that combine the two basic soft ground technologies in one and the same machine. With the design of the new generation of multi-mode soft ground machine it is possible to smoothly switch between the different modes (EPB and Slurry) in the tunnel by maintaining permanent and full control of face pressure and this without the need for any excavation chamber interventions. This new machine generation is called Variable Density TBM and offers both, maximum safety and flexibility in the choice of tunnel face support and discharge of muck. 2. Development steps of the new generation of multi-mode soft ground TBMs The first multi-mode TBM was designed back in the 1980s for a tunnelling project that was built in variable ground conditions comprising stable to soft rock, mixed face and water-bearing soils. Since then the technology has been continually refined and updated to the high degree of maturity of today s available machine design, the Variable Density TBM. [1] 78 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

81 INNOVATIONS FILE In 2000 a multi-mode TBM was successfully applied for the road tunnel project Socatop in Paris. The project comprised the construction of the A86 West Tunnel that forms the final link of the 80 km A86 ring road around Greater Paris. The tunnel has been built to relieve traffic congestion and improve traffic links between the suburbs of Paris. The multi-mode TBM that was used for the construction of this tunnel had a diameter of m and was at that time the first innovative TBM that could be operated in EPB and Slurry mode. The tunnel was built by three of the biggest construction and road industry companies in France, Vinci, Eiffage Construction and Colas. To justify the significant effort of a machine design that is capable to completely change from EPB to slurry mode in the tunnel there must be special project conditions. The Socatop project in Paris featured such conditions. The tunnel has a length of 10 km of which approx. 60% of the subsurface conditions are soils suitable for the use of an EPB Shield. The remaining 40% of the alignment comprised an optimum condition for a TBM operation with a slurry supported tunnel face. The TBM and tunnelling concept for the project considered in particular that the respective geological formations occurred in long associated sections. Both, Slurry shields and EPB shields are operated with a filled excavation chamber and a controlled support pressure for the tunnel face. The major differences between the two operation modes are the properties of the chamber filling such as viscosity, shear strength, density and the type of chamber and face pressure control. With slurry shields, the face pressure is controlled by a remote pressurized air bubble that is in most cases provided by separating the excavation chamber in two compartments by means of a submerged wall. With an EPB shield the face pressure is controlled by the advance speed and muck extraction volume via the screw conveyor speed. The design of both cutting wheel and excavation chamber does not require any compromises between the operation modes. The major mechanical differences are muck transportation and muck handling systems in the excavation chamber and in the tunnel. Slurry Shields use a closed, pressurized slurry circuit with a slurry treatment plant at the surface; EPB Shields use a screw conveyor for controlled muck extraction out of the excavation chamber and an open tunnel transport system with muck cars or conveyors. The generous amount of space available with the large diameter soft ground TBM for the Socatop project allowed the parallel arrangements of both muck removal systems in the invert area of the excavation chamber with some minor functional compromises. If slurry operation was required in prevailing geological conditions with possible blocks, boulders or larger stones, a jaw crusher could be moved in from a parking position and activated in front of the suction grid. This required a manual intervention and additional mechanical effort to change the operation mode. With TBM diameters less than 8 meters this becomes even more difficult. Although the Socatop project was to stay the one of a kind solution for a rather long time, it showed conclusively Figure 1: Multi-Mode TBM for Socatop, slurry and earth pressure mode that a complex combination of different technologies can make sense if the project circumstances are right. In May 2013 Bouygues Civil Works Florida successfully completed the excavation of the Port of Miami road tunnel in Florida. The project comprises 1.2 km long twin-tube tunnels that directly cross the shipping channel and cruise ship terminal with their ends curving off to tie-in the existing road alignments on Watson and Dodge islands. The tunnels accommodate two traffic lanes, curbs, walkways, ventilation fans and additional safety features. Tunnelling for the Miami Port Tunnel in the Biscayne Bay was realized in porous and variable subsoil conditions of mainly sand and limestone and chloride groundwater. Due to high ground permeability in the porous formation and environmental concerns related to possible loss of slurry into the Biscayne Bay aquatic preserve, an EPBM (Ø12.87m) from Herrenknecht was selected to excavate and line the twin tube tunnels. The TBM could be adapted to deal with the variable ground conditions of locally high permeability where it was required to control the water and extract the rock at the tunnel face. The machine could be operated both in EPB mode with material discharge through the screw conveyor onto a continuous conveyor muck handling system and in a water controlled process (WCP) mode with hydraulic mucking as the machine crossed beneath the channel and entered into the high permeable rocks. The WCP mode bypasses the discharge gate and the muck is processed directly from the screw conveyor through a crusher and into a slurry pipeline to get pumped to a separation plant on surface. The system does not incorporate a crusher in the excavation chamber as done in a standard slurry machine. The cutterhead tool configuration is designed to limit the particles that can enter the excavation chamber to a size suitable for the installed screw conveyor. The WCP mode as designed for the EPBM that excavated the Port of Miami tunnels is a simplified system or preliminary step in the development of the Variable Density TBM where a rotary crusher-slurryfier box was designed in combination with the screw conveyor outlet. The rotary crusher-slurryfier box has to be moved into a parking position before the belt conveyor can be put in operation. 3. Variable Density TBM, a new generation of multimode soft ground TBM The demand of today s specific project conditions where frequent changes of soils, rocks and mixed face condi- TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

82 INNOVATIONS FILE earth pressure support in the excavation chamber and closed conveyance in the tunnel e.g. in contaminated soils. In dependence on the specific project conditions one of the two systems may be selected to be the high performance primary system and the other, the secondary system of reduced performance. For all operation modes of the Variable Density TBM the muck is extracted from the excavation chamber via a screw conveyor. The further processing of the muck depends on the operation mode in place and the choice of logistics for material conveying. This can be changed from hydraulic transportation through pipes to belt-conveyor transport or muck car haulage. Figure: Functional Principles used for The WCP Mode on the Port of Miami TBM. tions of soils and rocks at the tunnel face are more and more common and this beneath the groundwater table had led to the development - also for small to medium sized TBMs - to change between operation modes e.g. from a slurry supported face to an earth pressure supported face and this with full control of the face pressure also during the transition between modes. This new generation of multi-mode TBMs, the Variable Density TBM, combines the individual advantages of each system in one machine. The development of the Variable Density TBM was focused on the goal to change between the closed operation modes (slurry and earth pressure face support) in the tunnel without any need of mechanical modification in the excavation chamber or behind the gantry in the tunnel area. The Variable Density TBM can be operated as classical Slurry TBM with an air bubble system to control the face pressure and in a full EPB mode. The change between the modes can be done gradually under permanent and full control of the tunnel face pressure and without any need of chamber interventions. This machine can also be operated using a high density in the excavation chamber that would be too dense for classical slurry operation but that would be too fluid for a classical EPB operation. If the Variable Density TBM is fully equipped it would require two muck transportation systems in the tunnel. In a classical Mixshield mode (air bubble for active face pressure control) a closed slurry circuit is required and if operated in a full EPB mode (dry system) muck cars or continuous conveyors are required. The Variable Density TBM can also be operated with classic Figure 3: Variable Density TBM, different tunnelling modes for optimum adaptability in difficult soft ground. 4. First use of Variable Density TBMs (Ø 6.62 m) for Klang Valley MRT Line 1 in Kuala Lumpur The first Variable Density TBM was used for the 9.5 km long underground section of the first line of the Klang Valley MRT Project in Greater Kuala Lumpur. This metro line 1 will be operated when commissioned below the surface as twin tubes running parallel and as stacked tunnel tubes due to space restrictions in the city area. The tunnel was built in Kenny Hill and Kuala Lumpur Limestone formation. The soil structure of the Kuala Lumpur Limestone is demanding due to its characterization of highly erratic karst features with eroded limestone rock beneath a layer of top soil. For a total of 8.6 km, six Variable Density TBMs (Ø 6.62 m) were supplied to MMC-Gamuda KVMRT. The remaining section of about 1 km was excavated using EPB Shields. The Variable Density machines were specially adapted to the specific subsurface conditions with a potential risk of suddenly encountering cavities. Using then the liquid supported tunnel face principle with an automatically controlled support pressure through air cushion that enables a precise control of the face pressure it could happen that the normal bentonite suspension could drain off continually into the ground or up to the surface. So the idea was raised to use a thicker and heavier suspension to balance the earth and water pressure at the tunnel face. Using thicker and higher density suspensions requires design adaptations such as a High Density Slurry Material (HDSM) mixing plant on the surface where the high density material is prepared. Based on the positive application of the Variable Density TBMs for the challenging underground sections in the Kuala Lumpur Limestone formation of metro line 1, four additional Variable Density TBMs will be delivered to Kuala Lumpur mid and end of 2017 to excavate and line an about 7 km long section of the new metro line Variable Density TBM (Ø m) for Metro Lima Line 2/4 The consortium Consorcio Constructor M2 Lima comprising ACS, FCC from Madrid and Salini from Milan purchased two Herrenknecht TBMs, an EPBM and a Variable Density TBM, for the construction of 35 km of new urban rail for the Lima Metro Line 2 in Peru. The two TBMs will excavate and line a major east-west axis (Ate-Lima-Callao) of the Lima-Callao Metropolitan 80 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

83 INNOVATIONS FILE Figure 4: Variable density technology for Kuala Lumpur. Region. One section of the new urban rail line of 11.6 km in highly variable geological conditions that comprises mainly coarse gravel with sand, silty sands and clay and silt will be excavated by means of a Variable Density TBM. The machine has a shield diameter of metres. The Variable Density TBM can be operated in EPB and slurry mode and can change between operation modes with a continuous setting of face pressure support according to the prevailing geology and this without any need of chamber interventions. The TBM is designed with a double screw conveyor of DN1150. The twin screw arrangement has a flat gate between the first and second screw and a muck discharge gate at the end of the first screw for the discharge of muck onto a belt conveyor in pressurized or open EPB mode. In slurry mode the discharge gate of the first screw is closed and the flat gate between the first and second screw is open thus that the muck can be discharged into a slurryfier box (capacity of 36 m 3 ) that is installed at the end of the second screw. The slurryfier box contains a stone crusher (jaw crusher) that reduces larger particles to a size suitable for liquid transport through the attached slurry circuit to the Slurry Treatment Plant at surface. In slurry and high density mode the muck transfer along the screw conveyor is a combination of a mechanical and hydraulic transportation. In case of required simplified crusher maintenance the screw conveyor flat gate has to be closed and the slurryfier box can be accessed in free air. 6. Variable Density TBM (Ø7.41m) for Hong Kong s Shatin to Central Link Contract 1128 The Shatin to Central Link (SCL) in Hong Kong is a strategic rail line that stretches from Tai Wai to Admiralty. It connects several existing rail lines and passes through multiple districts in Hong Kong. When finished it will serve areas in East Kowloon that currently do not have any MTR service and will also strengthen the linkage between the New Territories and Hong Kong Island. The Dragages-Bouygues JV has won the contract to construct 2x2 tunnels that will form part of a 6 km long extension of the Shatin to Central Link. Tunnelling works comprise two eastern tunnels (up-track and down-track) of each approx. 590 m in length that will run from the south ventilation building and the new Exhibition station on the Shatin to Central Link and two western tunnels (up-track and down-track) of each approx. 510 m that will be excavated between Fenwick Pier emergency egress point and the existing Admiralty station. The up-track tunnels are deeper tunnels; the down-track tunnels are shallow tunnels. All tunnels are to be constructed in complex geological conditions that comprise very variable geology that is mainly composed of completely decomposed granite (CDG) with the presence of boulders, corestones and transition zones in mixed face conditions and sections of Alluvium and Marine deposits. These heterogeneous conditions along the specific sections demand the use of two different types of TBMs, a Mixshield with liquid supported tunnel face and the city s first Variable Density TBM. Three sections, the two western tunnels and the uptrack tunnel of the eastern section are planned to be excavated using a Mixshield. The first Mixshield drive started operations in March The new generation of multimode soft ground TBMs, the Variable Density TBM (Ø 7.41 m), was launched on 19 August 2016 to excavate the down-track shallow tunnel section of the eastern tunnels. This section is characterized by large portions within fill material that is frequently composed of rock fill blocks in the previous temporary seawall zone. The Variable Density TBM can continuously adapt to the face density to deal with the demand of TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

84 INNOVATIONS FILE Figure 5 - Variable Density TBM for Metro Lima Line 2/4 9. References [1] K. Bäppler, W. Burger, Innovation Track of Multi-Mode Machines for Complex Ground Conditions, Swiss Tunnel Congress 2016, p the predicted heterogeneous and shallow ground conditions. The TBM can be operated both in a slurry and high density mode. The latter mode is used to cope with the very variable geology associated with shallow cover of locally less than 1D where possible risks such as blow outs and settlements might have been an issue in slurry mode. As the TBM can be operated also with HDSM the Slurry Treatment Plant on surface is accordingly designed to supply the TBM with HDSM. 7. Two Variable Density TBMs (Ø 7.05 m) for Forrestfield Airport Link in Perth, Australia Salini Impregilo S.p.A. and NRW Pty Ltd JV was contracted to construct the twin tube rail tunnels for the Forrestfield Airport Link project in Perth, Australia. The Forrestfield Airport Link is a new rail line including two twin tube tunnels that have a bored tunnel length of about 7.14 km. This new rail line will connect Bayswater Junction with Forrestfield. A major section of the alignment crosses beneath the Perth airport precinct. This includes sensitive area beneath the airport runways, taxiways and buildings. The expected subsurface conditions along the bored tunnel alignment are characterized to be variable, sand, clayey sand and cemented layers are likely expected to be most prevalent within the proposed tunnel alignment with varying degree of strength and cementation. The majority of the tunnelling ground is expected to be composed of mixed face conditions beneath the groundwater table. With focus on the predicted varying geological units and their varying strength the application of two Variable Density TBMs is considered. The TBMs with a diameter of 7.05 metres will be operated along the entire tunnel alignment in closed pressurized mode to guarantee ground stability during excavation. The machines will when ready, be launched at Forrestfield dive portal, extending westwards and ending at the Bayswater dive portal. The Variable Density TBMs for the Forrestfield Airport project is configured to operate in closed EPB and in slurry mode with a filled excavation chamber and a controlled support of the tunnel face pressure. Both in EPB and slurry mode the muck is extracted out of the pressurized excavation chamber via the screw conveyor and further processed with liquid mucking respectively hydraulic material transport via a closed, pressurized slurry circuit according to the slurry mode or HDSM operation with a slurry treatment plant at the surface. To support the hydraulic muck transport, the muck is transferred at the end of the screw conveyor into a slurryfier box to liquefy the excavated material. A roller crusher is installed in the slurryfier box that processes the material to a size suitable for hydraulic mucking via slurry circuit. The two Variable Density TBMs for Perth are scheduled to start tunnelling towards mid In the past a large number of tunnelling projects were successfully completed in sensitive areas. The machines applied to date show the highest technical and quality standards of mechanized tunnelling technology mastering project challenges and individual tasks in the interest of customers, clients and the environment. 8. Conclusion With the first introduction of multi-mode TBM technology in the 1980s and the further development in multi-mode technology with the possibility to change between various operation modes in the tunnel e.g. from open to closed EPB and slurry mode and also to change between the two soft ground modes, the foundation was laid for the new generation of multi-mode soft ground TBMs, the Variable Density TBMs. These machines also the small to medium sized TBMs can smoothly and with continuous setting of the face pressure change between the operation modes from EPB to slurry. A major technological advantage of these machine types is that the set face pressure can also be kept also during the transition of operation mode and the need for working chamber interventions is avoided. The number of applications of this new generation of multimode soft ground TBMs shows the advantage of having a safe solution at hand even for potential high-risk areas to support a settlement controlled operation with less impact to man and environment. Most of today s tunnelling projects feature complex heterogeneous geology and environment with low overburden or the demand of crossing beneath important and sensitive structures. With the state of the art Variable Density TBM technology these projects can be safely and reliably implemented. n 82 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

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86 «Le groupe EPC a été force de proposition, notamment concernant la gestion globale de l explosif pompé, une technologie utilisée avec succès sur nos chantiers» Carole Marty Responsable de coordination et Secrétariat Technique Division Technique_TELT Optimisez le creusement de vos tunnels à l explosif! collaborateurs Des clients dans plus de 40 pays et 5 continents 40 km dans 20 chantiers de tunnels depuis 10 ans 100 % des tunnels français réalisés en émulsion vrac depuis Type D : La nouvelle génération de Racleurs HOSCH Racleurs pour bandes transporteuses Sécurité augmentée : Pas d intervention à l intérieur de la trémie et toujours plus sûr avec les Bandes Qualité de Raclage encore améliorée Tolérance accrue : Accepte les retours de Bande et tous types de jonctions Facilité d installation et de maintenance Et un Service toujours à votre disposition pour une étude ou un conseil!!! HOSCH France S.A.R.L. HOSCH France S.A.R.L. Centre d'affaire Aérôpole Chemin de Viercy LIMOGES-FOURCHES Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@hosch.fr Site :

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88 DOSSIER INNOVATIONS Solutions inventives de construction en tunnel à HONG-KONG : Elargissement de tunnel foré en voussoirs béton préfabriqués et retournement de tunnelier en caverne Ludovic JEANNE, Dragages HK, Hong Kong, China Vincent TRICOT, Dragages HK, Hong Kong, China Roger STORRY, Dragages HK, Hong Kong, China Article présenté au Congrès de l AFTES PARIS 2017 Résumé Le contrat Numéro 2 du projet du postefrontière de Liantang / Heung Yuen Wai et des travaux d infrastructures se situe dans les nouveaux territoires de Hong Kong. Ce contrat consiste, en autre, en la construction du tunnel autoroutier bi-tube et 2x2 voies de Lung shan. Pour répondre à un programme exigeant de la part du client, deux solutions techniques originales ont été développées. Afin d accélérer le programme d excavation du tunnel, la première solution proposée fut d élargir une longueur de 315 mètres de tunnel déjà excavée au tunnelier. Celle-ci fut élargie à partir d une section standard de 14.1 mètres de diamètre extérieur afin d obtenir une large portée (jusqu à 23m). L ensemble des travaux d élargissement ont été réalisés en parallèle à l activité de creusement du tunnelier ainsi qu aux tâches liées aux structures permanentes. L optimisation des études, des méthodes et du programme ont été les éléments clés pour parvenir à résoudre les problèmes d interfaces entre les activités, dans une section limitée de 120m 2 et avec un seul accès depuis la surface. Pour réduire le temps d arrêt machine entre le creusement des deux tubes par le même tunnelier, la seconde solution innovante fut de proposer un demi-tour de l ensemble de la machine à l intérieur d une caverne de 22 mètres de haut et de 24 mètres de largeur, ceci, 110 mètres sous terre. Après le percement dans le premier tube, le tunnelier, complètement assemblé et pesant plus de 3000 tonnes, a été tiré sur 150 mètres linéaires. Puis, les différents éléments (tête et remorques) ont été séparés et transférés dans la caverne sur une table tournante permettant un pivotement a 180 o. Enfin, l outil a été reconnecté en vue du second lancement. Cette communication présentera ces deux solutions depuis leur concept original jusqu à leur réalisation. Elle tâchera de souligner les défis rencontrés durant les différentes phases d études, de méthodes et de construction. 1. Introduction Le projet Liantang / Heung Yuen Wai Boundary Control Point (BCP), situé dans les Nouveaux Territoires du Nord-Est de Hong Kong (HK), constituera le septième point de passage entre la Région administrative spéciale de Hong Kong et Shenzhen en Chine (Figure 1). Le projet BCP comprend une route à deux voies de 11 km de long reliant l installation du passage frontalier à l infrastructure routière existante à HK. Figure 1 : Emplacement du projet. En décembre 2013, Dragages Hong Kong (DHK) (membre du groupe Bouygues Construction) s est vu attribuer la section Contrat 2 du projet, comprenant les tunnels Lung Shan de 4,8 km de long. Pour surmonter les conditions de terrain difficiles prévues le long de la section Contrat 2 du projet, les tunnels sont construits à l aide de techniques d excavation mécanique, de forage et de dynamitage (D&B) ainsi qu à l aide d un tunnelier à pression de terre (EPB- TBM) multimodal de 14,1 m de diamètre. Le plan de projet conforme (Figure 2) prévoyait que les tunnels seraient achevés selon des méthodes d excavation traditionnelles, à l exception d un tronçon de 1 km là où les tunnels traversent un sol pauvre avec une couverture basse du sol sous des villages ruraux. Le Contrat stipulait que ce tronçon de 1 km devait être creusé avec un tunnelier en mode fermé. La moitié sud des tunnels (environ 1,9 km) a traversé des roches dures, avec une couverture du sol allant jusqu à 280 m (Figure 2) dans le respect de la conformité. L excavation conventionnelle D&B a été retenue pour former ces tunnels d une portée de 13,5 m (zone frontale de 130 m 2 ). 86 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

89 DOSSIER INNOVATIONS Figure 2 : Coupe géologique des tunnels de Lung Shan, méthodes de creusement conformes et alternatives. Alternatives DHK au plan conforme La propriété des sols contraint la section nord de 520 m des tunnels de Lung Shan, sous Princess Hill (Figures 2 et 3) à disposer d un alignement courbe avec un rayon de 354 m qui limite la visibilité des usagers de la route à un niveau inférieur à 110 m minimum à 80 km/h. La portée interne des tunnels a donc dû passer de 12,6 m (en section droite standard) à 15,4 m dans la section courbe pour accueillir un épaulement élargi afin de répondre à la distance de visibilité requise. Le planning de construction du projet étant extrêmement serré (travaux de génie civil à réaliser en 51 mois, d ici mars 2018), il n a pas pu être respecté en adoptant la séquence de construction initialement prévue (y compris le creusement de l ensemble des 520 m de tunnels sous Princess Hill avant le lancement du tunnelier). Pour réduire la durée globale de la construction, le tunnel sud de Princess Hill a été creusé dans les 205 premiers mètres de sol meuble à l aide de techniques d excavation mécanique classiques pendant que le tunnelier était fabriqué et livré sur site. Ensuite, le tunnelier a été utilisé pour creuser les 315 m restants du tunnel sud de Princess Hill («Agrandissement sud», Figure 3). Le tunnelier étant dimensionné pour creuser la section standard du tunnel, le revêtement en voussoirs érigé à travers cette large section spécifique du tunnel sud de Princess Hill a dû être démoli ultérieurement et le tunnel agrandi pour répondre aux exigences de portée finale. Il s agit de la solution d agrandissement du tunnel à revêtement en voussoirs. De plus, les conditions de terrain le long des tunnels nord (Figure 2) ont été fortement affectées par des défauts géologiques majeurs. En conséquence, cette section des tunnels passe par des zones de roche faillée avec une couverture du sol des tunnels réduite par endroits à moins de 16 m. Les risques associés à l utilisation de méthodes conventionnelles de creusement de tunnel dans de telles conditions (nécessitant l application de systèmes de soutènement lourds et un traitement avancé des eaux souterraines) ont été considérés comme excessivement élevés en termes de planning et de coût. Pour gérer efficacement les risques du projet, l entrepreneur a proposé une méthode d excavation alternative consistant à creuser l ensemble des tunnels nord à l aide d un tunnelier à pression de terre (Figure 2, alternative DHK et Figure 4). L extension de la section de tunnel à creuser avec le tunnelier (longueur totale portée à m pour les 2 tubes) a apporté de réels avantages en termes de maîtrise du risque de Figure 3 : Vue aérienne - Section nord du projet, comprenant l entrée et les tunnels de Princess Hill. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

90 DOSSIER INNOVATIONS Figure 4 : Plan d excavation du tunnel nord (alternative) construction. Cela comprenait une délicate solution de demi-tour du tunnelier dans la caverne 2. Agrandissement du tunnel à revêtement en voussoirs 2.1. Principe général Comme mentionné ci-dessus, de septembre 2014 à septembre 2015, les 205 premiers mètres du tunnel de Princess Hill ont été creusés pendant que le tunnelier était en phase de fabrication et d assemblage sur le portail nord. En octobre 2015, le bouclier du tunnelier et les portiques de secours (environ tonnes) ont été transférés dans le tunnel sud grâce à un système de vérins de mise en tension le long d une course de coulissement courbe de 250 m de long (Figure 5, section A). Le creusement du tunnel a commencé début novembre Les 315 premiers mètres du tunnelier formaient la partie restante de la section du tunnel sud de Princess Hill en tant que «tunnel pilote» (Figure 5, section B). Le revêtement provisoire du tunnel de cette section comprend des voussoirs en béton renforcé de fibres de 1,6 m de long et 500 mm d épaisseur, (9 voussoirs par anneau), érigés depuis le point de pénétration jusqu au point de départ du revêtement en voussoirs permanent à l extrémité de la section courbe de l alignement, à 518 m de l entrée nord (Figure 5, Section C). Pour atteindre sa forme définitive, l agrandissement de cette section du tunnel sud était délicat en termes de planning et devait débuter à un stade précoce de la progression de l excavation du tunnelier le long de l alignement du tunnel. Ainsi, les études sur la méthode de construction ont porté sur la possibilité pour le tunnelier de progresser sans restriction de sa logistique d approvisionnement résultant des travaux d élargissement. Les activités d agrandissement du tunnel comprennent l injection de remplissage du sol autour du revêtement en voussoirs temporaire pour contrôler les infiltrations d eau, la rupture du revêtement temporaire et le creusement mécanique du sol pour atteindre la géométrie requise avec la mise en place d un soutènement temporaire nécessaire (nervure d arc, boulons de roche et béton projeté). Point central des travaux d agrandissement : la construction d une galerie d accès temporaire installée dans le tunnel pilote (Figure 6) formant une galerie supérieure séparée ; une plate-forme de travail pour faciliter les travaux d agrandissement pour l extrémité de fendue et la galerie inférieure ; un couloir pour piétons/ véhicules assurant la liaison continue et ininterrompue entre l entrée nord et le tunnelier d excavation pour tous les services du tunnelier 2.2. Outils principaux L un des principaux critères à respecter lors de la conception des équipements était de les rendre aussi simples que possible pour le chantier. La conception de la galerie technique (Figure 7) est constituée d une structure d entrée en acier à montage rapide qui divise la section du tunnel du tunnelier en deux niveaux comme décrit ci-dessus. Il a d abord fallu prendre en compte le matériau à utiliser pour sa fabrication : éléments préfabriqués en béton ou sections en acier boulonnées. La logistique de travail en environnement de tunnel (stockage, capacité de levage et Figure 5 : Sections d excavation dans le tunnel sud de Princess Hill. Figure 6 : Galerie technique dans le tunnel pilote superposée avec agrandissement en cours de l extrémité supérieure. 88 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

91 DOSSIER INNOVATIONS Figure 7 : Galerie technique dans le tunnel du tunnelier Disposition générale. hauteur libre limités) a conduit à choisir une solution de galerie en acier. La conception structurelle de la galerie a été développée pour tenir compte des charges imposées par le site (jumbo de forage, camion-benne de 100 tonnes...), de l agrandissement de l extrémité ainsi que de l impact d un voussoir entier tombant sur 1 m de hauteur. Une autre contrainte a été de définir et d allouer précisément les équipements et autres fonctionnalités de la galerie avec un espace limité (section demi-tunnel). Des études approfondies ont été nécessaires pour identifier d éventuels problèmes pendant la phase d agrandissement multitâche afin de s assurer que les outils restent efficaces à tout moment lors des travaux d agrandissement. Photo 1 : Portique impact - photo et modélisation 3D Le portique «impact» (Figure 8) : Afin de préserver l exigence en termes de hauteur de chute libre de voussoir (1 m), ce cadre robuste a été monté avec des «doigts» pour filtrer le béton et les blocs rocheux afin de limiter la dimension impactant la galerie située en dessous. Le portique couvre toujours l anneau partiellement démonté. Il est monté sur des patins de glissement et transféré par station d excavation. En limitant la charge d impact sur la galerie, l utilisation de cet outil a fortement réduit la charge à prendre en compte dans la conception de la galerie technique. technique a été installé sur toute la longueur de la section du tunnel à agrandir (315 m). Une rampe d accès a été construite dans le tunnel à grande portée déjà creusé pour permettre l accès au poste de travail d agrandissement de l extrémité supérieure. Les équipements du tunnelier ont été déviés à l intérieur de la galerie, y compris le convoyeur de déblais du tunnelier, le conduit de ventilation de 2 m de diamètre, les conduites d eau et les câbles haute tension. Travaux d agrandissement (Figure 10) : Les trois étapes principales sont les suivantes : extrémité supérieure (1), berme droite (2) et berme gauche (3). Travaux permanents : En avril 2017, après 1 an de travaux d agrandissement, la galerie technique a été complètement démontée. Les travaux de revêtements permanents pourraient débuter en deux phases principales : la construction à dalle/inversion d abord puis les murs et la couronne au moyen d un coffrage de revêtement mobile permettant de réaliser des baies de 6 mètres de long. 3. Retournement souterrain du tunnelier 3.1 Principe général et séquence En augmentant la longueur d excavation du tunnelier de 1 km à 2,4 km (Figures 2 et 4), le tunnelier a atteint la jonction moyenne de la caverne de ventilation 2.3. Séquence Préliminaire (Figure 9) : En avril 2016, le tunnelier avait avancé d environ 500 m dans le tunnel, le cadre en acier de la galerie Figure 8 : Vue 3D de la galerie inférieure et de la rampe d accès vers la galerie supérieure. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

92 DOSSIER INNOVATIONS Étape 1 : - Protection contre les infiltrations d eau et injection de remplissage nécessaire - Support temporaire : Arcs et tubes de voûte ou boulonnage de roche - Démolition du voussoir et agrandissement de la section d extrémité supérieure (longueur incrémentale 1,6 m) (Utilisation du portique impact) Étape 2 : - Détournement de la ventilation à l extrémité supérieure - Couloir logistique du tunnelier entretenu par la galerie - Démolition du voussoir et agrandissement de la section de la berme droite (longueur incrémentale 1,6 m) Étape 3 : - Détournement du trafic vers la zone de phase 2 - Démontage de la partie restante de la galerie technique - Démolition du voussoir et agrandissement de la section de la berme gauche (longueur incrémentale 1,6 m) Figure 9 : Phase principale de l agrandissement (structure permanente destinée à la ventilation et aux équipements électriques et mécaniques (E&M)). L occasion a été saisie d utiliser cette caverne (largeur de 22 m, hauteur de 23 m environ), reliant les deux tunnels, afin d optimiser la période de relance du tunnelier à partir de l achèvement de l avancement sud pour redémarrer dans le tunnel nord à l aide d une «table tournante» afin de permettre une translation latérale et une rotation à 180 degrés du bouclier et des portiques du tunnelier. Une fois le premier avancement sud terminé (mené en février 2017), chaque élément du tunnelier (2 200 tonnes pour les plus lourds) a été tiré dans la caverne au moyen d une paire de vérins de mise en tension de 330 tonnes (Figure 10, photo 1). Ils ont ensuite été positionnés sur une table tournante hydraulique pour permettre une rotation à 180 degrés ainsi qu une translation dans la caverne (Figure 10, photo 2 et 3). Une fois en position devant le tunnel sud, une seconde traction a été effectuée pour déplacer les composants du tunnelier jusqu au point de pénétration avec des vérins de mise en tension similaires (Figure 10, photo 4). En avril 2017, 2,5 mois après la sortie du tunnel sud, les éléments du tunnelier ont tous été repositionnés et préparés pour le second avancement, permettant une pénétration nord au début du mois de mai L étude et la définition précoces de l espace de la caverne ont été développées en 3D en même temps que la conception détaillée du tunnelier pour s assurer que les dimensions de la caverne correspondent aux besoins pour le demi-tour. Des problèmes potentiels ont été identifiés permettant ainsi d améliorer la séquence du demi-tour du tunnelier, par exemple en évitant le démontage complet de la vis principale du tunnelier. La géologie complexe (défauts et arrivée d eau à haute pression) entourant la caverne a conduit à un prétraitement intensif du sol afin de réduire les risques liés à l eau au niveau du point de sortie et de pénétration pour le tunnelier. Figure 10 : Demi-tour du tunnelier dans la caverne vue en plan et modèle 3D. Des études approfondies sur la méthode ont également été nécessaires pour intégrer tous les travaux concomitants qui devaient être envisagés, notamment la rénovation du tunnelier en souterrain et le repositionnement du tapis du convoyeur de déblais. 90 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

93 DOSSIER INNOVATIONS Figure 11 : Table tournante Modèle 3D et vue du portique N 1 dans la caverne sur la table tournante Outils principaux Le système de traction/coulissant comprenait une paire standard de vérins de mise en tension SLU 330, des vérins de traction directement raccordés aux éléments du tunnelier et des courses de coulissement. Pour le coulissement du bouclier, des supports en acier ont été soudés et coulissent sur les rails (coefficient de frottement initial de 15 % laiton contre acier). Le principal défi était d assurer la précision de la construction des différents éléments (supports, courses de coulissement, fondation de table tournante...) afin d assurer un support coulissant continu jusqu à la table tournante. La table tournante (poids total de 200 tonnes) est constituée de doubles plaques circulaires horizontales reliées par un axe central principal, monté avec 2 vérins hydrauliques latéraux pour permettre la rotation de la plaque supérieure, 16 vérins de base pour la translation verticale et 2 vérins pousser/tirer pour la translation latérale. 4. Conclusion Le projet des tunnels Lung Shan Tunnels, Contract 2, section Liantang / Heung Yuen Wai Boundary Control Point est un projet d infrastructure complexe et important. L ampleur et la diversité des techniques nécessaires pour réaliser la construction dans les délais en font un des projets de construction souterraine les plus complexes, les plus variés et les plus exigeants actuellement en cours à Hong Kong. Les deux solutions développées dans ce document reflètent la complexité croissante des travaux souterrains, non seulement en raison de la plus grande ampleur des projets modernes, mais aussi des exigences élevées de la part des clients pour livrer des produits de Photo 2 : Bouclier du tunnelier tiré jusqu à la table de rotation. classe mondiale avec un planning plus serré et plus économique. En l espace d environ 3 ans, un total de 9,738 m de tunnel et 49 galeries de communication auront été creusés dans un environnement géologique complexe avec, par exemple, sept fronts d excavation actifs simultanément début 2016 et quatre techniques d excavation différentes. Ce document démontre que développer rapidement des méthodes approfondies et de phasage, et optimiser au mieux le séquençage peut conduire à une simplification considérable des solutions initialement complexes. L optimisation de l utilisation du sous-sol disponible comme cela a été fait dans la caverne pour le demi-tour (tant pour les travaux permanents que pour les travaux temporaires) sera le facteur clé pour assurer la réussite des projets futurs. n TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

94 INNOVATIONS FILE Inventive underground & tunnelling methods: segmental Lined Tunnel Enlargement and TBM U-turn in the cavern Ludovic JEANNE, Dragages HK, Hong Kong, China Vincent TRICOT, Dragages HK, Hong Kong, China Roger STORRY, Dragages HK, Hong Kong, China Paper presented at the Congress AFTES PARIS 2017 Abstract The Liantang / Heung Yuen Wai Boundary Control Point infrastructure works Contract 2 project in Hong Kong includes the construction of the dual, two-lane 4.8km long Lung Shan highway tunnels. The tunnels are under construction using drill and blast, traditional and TBM excavation means. To address the challenging construction program, two original underground proposals have been developed. To accelerate the tunnel completion program, the first engineered solution consisted of the enlargement of 315m of Tunnel Boring Machine (TBM) segmental lined tunnel (o.d. 14.1m) to a large span mined tunnel (up to 23m). Enlargement works have been carried out concurrently with the operation of the TBM as well as the construction of permanent tunnel structures. Optimizing design, methods and programs have been the key elements in overcoming interface issues between tunnel activities from a single access at the portal and within a limited 120m 2 tunnel section. To reduce the down time between the two drives of the TBM, the second innovative solution has been to propose a U-turn of the 14.1m diameter machine inside a cavern, 110m below ground level. After breakout, the complete 3000 tons TBM has been pulled 150m within the tunnel, separated, rotated and moved inside the cavern by the means of a custom made turning table before being relocated to the second drive break in position. This paper will present these two solutions from the original concept implementation, the engineering developments and technical challenges faced during its design, methods optimization and construction phases. 1. Introduction The Liantang / Heung Yuen Wai Boundary Control Point (BCP) project, located in the north-east New Territories of Hong Kong (HK), will form the seventh land crossing between the Hong Kong Special Administrative Region and Shenzhen in China (Figure 1). The BCP project comprises an 11 km long dual two-lane trunk road linking the border crossing facility to the existing road infrastructure in HK. Figure 1: Project location In December 2013 Dragages Hong Kong (DHK) (a member of the Bouygues Construction Group) was awarded the Contract 2 section of the project, including the 4.8 km long Lung Shan Tunnels. To overcome the difficult ground conditions anticipated along the Contract 2 section of the project the tunnels are being constructed using mechanical and drill and blast (D&B) excavation techniques together with a 14.1 m diameter multi-mode Earth Pressure Balance Tunnel Boring Machine (EPB - TBM). The conforming project scheme (Figure 2) envisaged that the tunnels would be completed using traditional excavation methods except for a 1 km long section where the tunnels pass through poor ground with low ground cover beneath rural villages. This 1km long section was specified by the Contract to be excavated using a closemode TBM. The southern half of the tunnels (approximately 1.9 km) has been driven through strong rock, with a ground cover of up to 280 m (Figure 2) as per conforming. Conventional D&B excavation has been 92 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

95 INNOVATIONS FILE Figure 2: Lung Shan tunnels geological section, conforming and Alternative excavation methods adopted to form these tunnels having an excavation span of 13.5 m (face area of 130 m 2 ). DHK alternatives to the conforming scheme Land ownership constraints the northern 520 m section of the Lung Shan tunnels, under Princess Hill (Figure 2&3) to have a curved alignment with a 354 m radius which restricts the road users sight line to below the minimum 110 m at 80 km/hr. The internal span of the tunnels had therefore to be increased from 12.6 m, in the standard straight section, to 15.4 m in the curved section to accommodate a widened shoulder to meet the required sight-line distance. The project construction schedule being extremely tight (civil works to be complete within 51 months, by March 2018) could not be achieved by adopting the originally foreseen construction sequence (including excavating the whole 520 m of Princess Hill tunnels prior to launching the TBM). To reduce the overall construction duration, the Princess Hill southbound tunnel has been excavated through the initial 205 m of soft ground using conventional mechanical excavation techniques while the TBM was being fabricated and delivered to site. Then the TBM was used to excavate the remaining 315 m of the Princess Hill southbound tunnel ( Southbound Enlargement in Figure 3). As the TBM was sized to excavate the standard section of tunnel the segmental lining erected through this specific widen section of the Princess Hill southbound tunnel had to be demolished at a later stage and the tunnel enlarged to comply with the final span requirements. It is the Segmental Lined Tunnel Enlargement solution. In addition, the ground conditions along the north tunnels (Figure 2) have been strongly affected by major geological faults. As a result, this section of the tunnels pass through zones of faulted rock with ground cover to the tunnels reduced, in places, to less than 16 m. The risks associated with tunnelling using conventional methods through such conditions, requiring the application of heavy ground support systems and advanced ground water treatment, was considered to be unacceptably high in terms of schedule and cost. To effectively manage the project risks the contractor proposed Figure 3: Aerial view - Northern section of the project, including portal and Princess Hill tunnels TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

96 INNOVATIONS FILE Figure 4: North tunnel excavation scheme (alternative). an alternative of excavating the whole of the north tunnels using an EPB-TBM (Figure 2, DHK alternative and Figure 4). Extending the section of tunnel to be excavated by TBM (total length increased to 4832 m, for the 2 tubes) brought real benefits in terms of managing the construction risk. It included a challenging TBM U turn in cavern solution. This paper details the technical aspect and challenges of these 2 inventive solutions 2. Segmental Lined Tunnel Enlargement 2.1. General principle As mentioned above, from September 2014 to September 2015, the first 205 m of Princess Hill tunnel have been excavated while the TBM machine was in fabrication and assembly at the North Portal. In October 2015, the TBM shield and back up gantries (weighing approximately 3000 tons) were transferred into the southbound tunnel by strand jacking along a 250m long curved shifting way (Figure 5, section A). The boring of the tunnel commenced in early November The first 315 m of TBM tunneling formed the remaining portion of the Princess Hill southbound tunnel section as a pilot tunnel (Figure 5, section B). The temporary tunnel lining for this section comprises fibre reinforced concrete segments, 1.6 m long and 500 mm thick, (9 segments per ring) erected from the break-in point to the starting point of the permanent segmental lining at the end of the curved section of alignment, 518 m from the north portal (Figure 5, Section C). The enlargement of this section of southbound tunnel to the permanent geometry was schedule critical and was to be commenced at an early stage during the continued progress of the TBM excavation further along the tunnel alignment. Therefore, construction method studies focused on enabling the TBM to progress with no restrictions to its supply logistics resulting from the enlargement works. Tunnel enlargement activities include grouting of the ground around the temporary segmental lining to control water ingress, breaking of temporary lining and mechanical excavation of the ground to the required geometry with the installation of necessary temporary ground support (arch rib, rock bolts and shotcrete). A key point of the enlargement works was to build a temporary access gallery installed in the pilot tunnel (Figure 6) forming separate top gallery; a working platform to facilitate the enlargement works for tunnel heading and bottom gallery; a vehicular / pedestrian corridor assuring the continued and uninterrupted link between the north portal and the excavating TBM for all TBM service utilities 2.2. Main Tools One of the main criteria for designing the equipment was to keep it as simple as possible for the construction site. The technical gallery concept (Figure 7) is a quick-assembly steel portal structure dividing the TBM tunnel section into two levels as described above. Consideration was first given to the material to be used for its fabrication precast concrete elements or bolted steel sections. The logistics of working in a tunnel environment (limited storage, lifting capacity and headroom) Figure 5: Excavation sections through the Princess Hill southbound tunnel. Figure 6: Technical gallery in Pilot tunnel overlaid with Top heading enlargement in progress 94 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

97 INNOVATIONS FILE Figure 7: Technical gallery in TBM Tunnel General Arrangement. led to a steel gallery solution. The structural design of the gallery was developed to cater for the loads imposed by the working plant (drilling jumbo, dumper truck weighting 100 tons...), the heading enlargement as well as the impact of an entire segment falling over a 1m height. Another constraint has been to define and allocate precisely the utilities and others functionality of the gallery with a limited space proofing (half tunnel section). Detailed studies to identify possible clashes during the multi task enlargement phasing has been required to ensure that the tools remain practical at all times of the enlargement works. Preliminary (Figure 9): In April 2016, the TBM had excavated about 500 m further in tunnel, the technical gallery steel frame was installed along the full length of the tunnel section to be enlarged (315 m). An access ramp was formed in the wide span tunnel already excavated to provide access to the top heading enlargement workstation. TBM utilities were diverted inside the gallery including TBM spoil conveyor, 2 m diameter ventilation duct and water pipes and high voltage cables. Permanent works: In April 2017, after 1 year of enlargement works, technical gallery has been completely dismantled. Permanent lining works could start in two main phases: invert/ slab construction first and then walls and crown by the means of a movable lining formwork allowing casting of 6-metre-long bays. 3. TBM turnaround underground 3.1. General principle and sequence Picture 1: Impact Gantry - Picture and 3D modeling. The impact gantry (Figure 8): To safeguard the segment free fall height requirement (1 m), this robust framework was mounted with fingers to filter concrete and rock pieces to limit the size impacting the gallery below. The gantry covers at all times the ring being partially dismantled. It is mounted on sliding skis and transferred by excavation plants. The use of this tool reduced significantly the load to consider in the technical gallery design by limiting the impact load on the gallery. By increasing the TBM excavation length from 1 km to 2.4 km (Figures 2&4), the TBM reached the mid ventilation cavern junction (permanent structure designed for ventilation and Electrical & Mechanical (E&M) equipment). Opportunity has been taken to use this cavern (approximately 22 m span, 23 m height), linking both tunnels, to optimize the TBM re-launching period from completion of the southbound drive to restart in the northbound tunnel using a turning table to allow a lateral translation and 180-degree rotation of TBM shield and gantries. Following completion of the first, southbound, drive in February 2017, each TBM element (heaviest 2200 tons) 2.3. Sequence Figure 8: View of Bottom Gallery & Access Ramp to the top Gallery 3D view. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

98 DOSSIER INNOVATIONS INNOVATIONS FILE Stage 1: - Necessary Grouting and water ingress protection - Temporary Support: Canopy tubes and arches or rock bolting - Demolition of segment and enlargement of top heading section (1.6 m incremental length) ( Use of impact gantry ) Stage 2: - Diversion of ventilation at top heading - TBM logistics corridor maintained through gallery - Demolition of segment and enlargement of top Stage 3: - Diversion of traffic to phase 2 area - Dismantling of remaining part of technical gallery - Demolition of segment and enlargement of left side bench section (1.6 m incremental length) Figure 9: Enlargement main Phasing has been pulled into the cavern by means of a pair of 330 tons strand jacks (Figure 10, picture 1). They were then positioned onto a hydraulically powered turning table to allow 180-degree rotation as well as translation through the cavern (Figure 10, picture 2&3). When in position in front of southbound tunnel a second pulling was performed to move the TBM components up to the break-in location with similar strand jacks (Figure 10, Picture 4). In April 2017, 2.5 months after break out in Southbound tunnel, TBM elements were all repositioned ready for the second drive, allowing Northbound break-in early May Early study and definition of the cavern space proofing were developed in 3D concurrently with the TBM detail design to ensure that the cavern dimensions fit with the U-turn needs. Possible clashes were foreseen allowing improvements in the TBM U-turn sequence, for example avoiding the complete dismantling of the TBM main screw, were made. The complex geology (faults and high pressure water inflow) surrounding the cavern led to an intensive pre-treatment of the ground to reduce TBM risks associated with water at break out and break in. Detailed method studies were also required for integration of all the concurrent works which had to be considered including refurbishment of the TBM underground and relocation of spoil conveyor belt Main Tools The pulling/sliding system comprised a standard pair of strand jacks SLU 330, pulling strands directly connected to TBM elements, and shifting ways. For the shield shifting steel brackets have been welded and are sliding on rails (brass against steel 15% initial friction coefficient). The main challenge was to ensure the construction accuracy of the different elements (brackets, shifting ways, turn table foundation...) to ensure a continuous sliding cradle until the turn table. Figure 10: TBM U-turn in cavern plan view and 3D model. The turning table (total weight 200 tons) is made of double horizontal circular plates linked by a central main axis, mounted with 2 lateral hydraulic jacks to allow rotation of the upper plate, 16 Base jacks for the 96 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

99 DOSSIER INNOVATIONS FILE Figure 11. Turning Table 3D model and view of Gantry No1 in cavern on turning table vertical translation and 2 push/pull jacks for the lateral translation 4. Conclusion The Lung Shan Tunnels, Contract 2, section of the Liantang / Heung Yuen Wai Boundary Control Point project is a significant and complex infrastructure project. The scale and diversity of techniques needed to complete the construction on schedule make this one of the most complex, varied and challenging major underground construction projects currently underway in Hong Kong. The two solutions developed in this paper reflect the increasing complexity of underground works, not only due to the larger scale of modern projects but the challenging requirement from clients to deliver world class products in a shorter and more cost efficient schedule. In about 3 years a total of 9,738 m of tunnel and 49 cross passages will have been excavated in a complex geological environment with, for example, seven excavation faces active concurrently in early 2016 with four different types of excavation techniques being employed. This paper demonstrates that development of detailed methods and phasing well in advance, as well as good optimisation of sequencing can lead to drastically simplify solutions which were initially complicated. Optimizing the use of the available underground area as it has been done in the U-turn Cavern for both permanent and the temporary works will be the key factor to ensure future successful projects. n Picture 2. TBM shield being pulled to the turning table TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

100 PUBLI-RÉDACTIONNEL LOXAM GRAND PARIS, AU SERVICE DU «GRAND PARIS EXPRESS» Leader sur le marché de la location de matériel et d outillage pour le bâtiment, les travaux publics et l industrie, Loxam compte plus de 7900 collaborateurs répartis dans 22 pays. En France le réseau Loxam est constitué de 500 agences dont 70 en Ile-de-France. Le Grand Paris est un chantier majeur pour l Ile-de-France qui emmène le Groupe à l horizon 2030 et qui pèse plus de 26 milliards d euros! Pour gagner en efficacité et être le plus pertinent possible dans l offre de matériels comme de services, le N 1 de la location de matériel s est structuré en interne, en créant dès 2016 une entité dédiée pour l occasion : Loxam Grand Paris. Cette agence est capable de répondre à toutes les demandes les plus spécifiques, tout en garantissant un service de qualité. Loxam s engage à apporter ainsi à chaque client un accompagnement privilégié ainsi que des conseils personnalisés. Les points forts de l organisation Loxam : proximité, réactivité, compétence. Le Groupe est certifié en matière de qualité, de sécurité, d environnement et de responsabilité sociétale. Il peut répondre à la réglementation et aux exigences de ces travaux ultra-urbains. Une offre commerciale a été créée à la mesure de l ambition du projet : Nos équipes sont capables de vous proposer une approche globale de la location et une gestion de votre projet de A à Z avec un interlocuteur unique, un numéro d appel spécifique : (24h/24 et 7j/7) et une adresse électronique dédiée : loxam.grandparis@loxam.fr. Une gamme de matériels adaptés aux exigences de travail en milieu confiné, difficiles d accès, conformes aux normes et à la règlementation en vigueur, est disponible. Qu ils soient électriques ou hybrides, équipés de filtres à particules, de ventilation et d éclairage, d accessoires spécifiques, ces matériels répondent aux besoins de ce type de chantier, tout en garantissant une sécurité optimale. Thierry Lahuppe, Directeur Matériel de Loxam, précise que «les chargeuses électriques et les engins spécifiques pour travailler en souterrain (foreuses, pelles-caméléons, matériels d extraction ou d élévation) doivent être livrés de façon très réactive et bien souvent sur des sites sensibles. Loxam Grand Paris propose ce type de service» En matière de sécurité, tous nos équipements et véhicules sont vérifiés au départ, en cours et au retour de chaque location. L assurance pour vous de toujours disposer de matériels fiables et conformes. La protection de l intégrité physique de l ensemble des utilisateurs de nos matériels est une priorité pour Loxam. En plus de mettre l accent sur la sensibilisation et la formation de ses équipes, le Groupe porte une attention continue aux problématiques de sécurité et adopte une attitude proactive afin d anticiper les risques : système anti-vibration pour l utilisateur, motorisation insonorisée, caméra de recul, etc. Robots de démolition électriques

101 POUR LIMITER LES NUISANCES EXTENSION D UNE LIGNE DE MÉTRO : INTERVENTION EN MILIEU URBAIN Loxam vous propose une gamme de matériels électriques ou bi-énergie à faible empreinte sonore et carbone. RCS Lorient *Catégorie Location de matériel - Étude BVA Group - Viséo CI - mai à juillet Plus d infos sur escda.fr. LOXCALL :

102 CHANTIERS Déplacement des lignes électriques par forages dirigés à Péry, Suisse Robin CHABLOZ Adjoint chef du Groupe des Ouvrages Géotechniques et Aquatiques, BG Ingénieurs Conseils SA, Suisse Thibaut METIVIER Ingénieur à la Direction des travaux du Groupe Ouvrages Souterrains, BG Ingénieurs Conseils SA, Suisse Résumé Le futur réaménagement autoroutier de Rondchâtel-Péry prévoit la modification d une jonction. Ce projet entre en conflit avec des lignes électriques haute tension 50 kv et 16 kv appartenant au producteur d'énergie BKW Énergie SA et au cimentier Ciments Vigier SA. Des travaux préparatoires consistant à déplacer ces lignes électriques en dehors de l'emprise des futurs aménagements par le biais de forages dirigés sont nécessaires. L'article décrit le contexte et les processus de réalisation de ces forages dirigés, rend compte des difficultés rencontrées et des retours d'expériences tirés de ces travaux. 1. Présentation générale Le tronçon d'autoroute N16 concerné par le projet est situé dans le canton de Berne en Suisse dans la vallée de la Suze, à cheval entre la cluse de Rondchâtel et la commune de Péry. L'objectif du projet de déplacement des lignes BKW est de remplacer les lignes électriques haute tension existantes par des lignes souterraines suivant des tracés compatibles avec les futurs travaux de la jonction de l'autoroute N16. Ces travaux préparatoires sont pris en charge par l'office Fédéral des Routes (OFROU), entité qui gère l'aménagement et l'entretien du réseau autoroutier suisse. Le projet prévoit deux types de mise sous terre : la réalisation de tranchées classiques là où le tracé ne rencontre pas d'obstacle et la mise en place à l'aide de forages dirigés pour la traversée des zones déjà densément aménagées ou des reliefs importants. Les sept lignes à déplacer sont exploitées sous des hautes tensions de 16 et 50kV. A cause du rayonnement non ionisant généré par le courant électrique, les lignes 50kV sont contraintes d'emprunter des tracés n'interceptant pas de zones d'habitation, à moins d'être enterrées sous une couverture de terrain de plus de 20m. Les lignes électriques appartiennent au producteur d'énergie BKW Énergie SA (BKW) pour cinq d'entre elles et au cimentier Ciments Vigier SA (Vigier) pour les deux restantes. Les lignes BKW 50 kv sont aériennes et les lignes 16 kv sont majoritairement enterrées. L'infrastructure de transport d'énergie existante doit impérativement être maintenue en service jusqu'à ce que les nouvelles lignes soient opérationnelles. Le jalon principal pour la reconnexion est déterminé par l'arrêt des fours de la cimenterie Vigier qui ne peut intervenir que durant les opérations de maintenance planifiées sur un weekend du mois de mars 2018, laissant un intervalle d une année pleine pour réaliser les forages et une autre année pour la commande et le tirage des câbles. Les différents sites connectés entre eux, présentés à la figure 1, sont : l la sous-station Reuchenette à Péry (BKW) [1]; l la cimenterie (Vigier), l'une des usines de production de ciment les plus importantes de Suisse [2]; l le bâtiment technique du tunnel 8 (OFROU) [3]; l la carrière Charuque (Vigier) [4]. 100 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

103 CHANTIERS Les tronçons reliant la fosse N16 [5] à la carrière Charuque [4] et au mât d'arrêt de la ligne aérienne sont exécutés en tranchées classiques sous la chaussée autoroutière. Trois tracés regroupant les sept lignes électriques sont réalisés par forages dirigés avec un nœud de distribution des câbles situé dans une fosse en bordure de la N16, [5] (voir figure 1). La technique du forage dirigé a été préférée à celle du microtunnelier à cause des contraintes géométriques à respecter et à l'impossibilité d'implanter des cellules de poussées intermédiaires. Les travaux de forages dirigés ont été attribués à l'entreprise suisse Marty, spécialisée dans cette technique de forage. Le forage n 1, initialement prévu sur un unique tir de 840 m a été subdivisé en deux tronçons successifs 1A et 1B de longueur presque égale : 405 m et 495 m. A mi-parcours [6], le tracé rencontre en effet une dépression résultant de l'exploitation d'une ancienne carrière propice à l'implantation d'une fosse intermédiaire. Cette réduction des longueurs à forer à chaque passage a été décidée unanimement dans l'optique de réduire les risques constructifs tels que les blocages ou casses de l'outil de coupe. Les caractéristiques géométriques des trois tracés, numérotés de 1 à 3 sont données à la figure 1. Les caractéristiques des infrastructures ou cours d'eau franchis sont mentionnées à la figure 2, avec les indications de couverture ainsi que les mesures de surveillance mises en œuvre lors des travaux. Figure 2 : Obstacles traversés. Figure 1 : Situation et caractéristiques des forages. Les forages dirigés ont été exécutés de façon traditionnelle, avec le phasage suivant : l exécution d'un forage pilote de petit diamètre (250 mm ou 350 mm selon la foreuse), dirigé depuis la surface au moyen d'un système de guidage ; l alésage(s) successifs du forage pilote ; l assemblage en un seul élément et tirage du faisceau de tubes. Une boue bentonitique est utilisée durant le forage, l'alésage et le tirage, afin de transporter les cuttings à la surface, d'assurer la stabilité de l'orifice et de faciliter le tirage des gaines. Une fois le tirage des tubes réalisé, la bentonite est laissée dans le forage pour combler les vides et limiter les désordres en surface. 2. Contexte géologique des quatre forages dirigés Les travaux sont localisés au sein du massif du Jura suisse dans la cluse de Rondchâtel. Les forages dirigés traversent deux types de terrains radicalement différents : le rocher calcaire jurassique du Malm qui occupe les flancs de la cluse et les matériaux meubles du Quaternaire disposés au centre. Une reconnaissance indirecte par sismique a été menée au mois d août 2014, suivie en automne 2014, par une campagne de 11 forages carottés cumulant un linéaire total de 200 m, avec essais géotechniques et hydrauliques. Elles ont permis de qualifier les propriétés géotechniques ainsi que les conditions hydrogéologiques locales. Exploités depuis des siècles pour leur qualité intrinsèque, les rochers formant la cluse de Rondchâtel sont des calcaires durs à très durs des formations de Balsthal, Reuchenette et de Twannbach, disposés en bancs décimétriques à métriques, voire plurimétriques. Le pendage des strates est dirigé vers le N-NW et présente une inclinaison passant de 45 proche de la cimenterie Vigier à env. 25 vers le village de Péry. Certains passages de plusieurs dizaines de mètres, caractérisées par une faible vitesse sismique ont été interprétés comme des zones de fracturation intense. Étant donnée la profondeur des ouvrages projetés et la proximité de la Suze qui constitue le niveau de base régional des eaux, l'aléa karstique a été jugé probable. Aucune cavité karstique n'a cependant été traversée durant la réalisation des forages dirigés. Au-delà des remblais superficiels, les terrains meubles quaternaires sont majoritairement des dépôts glaciolacustres composés de limons argileux. Proche des versants de la cluse, des intercalations d éboulis de pente sont présents. D un point de vue géotechnique, les terrains meubles sont de consistance ferme (compacte pour les éboulis), mais peuvent présenter des hétérogénéités en raison des varves et des graviers mélangés observables dans les matériaux fins. Des passes plus molles, composées d argiles limoneuses péjorent localement la qualité générale des dépôts. Dans les matériaux meubles, seuls les forages situés de part et d autre de la Suze ont rencontré une nappe phréatique superficielle dont les débits restent néanmoins faibles. Cette nappe phréatique est directement connectée à la Suze et son TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

104 CHANTIERS Figure 3 : Profils géologiques (géologue MFR) des forages 2, 3 et 1B. extension tant latérale que verticale est limitée aux graviers de la Suze et aux dépôts glaciolacustres avoisinants. Les profils géologiques des quatre forages dirigés sont présentés aux figures 3 et 5. Seul le forage 3 ne traverse que des terrains meubles. 3 - Réalisation des forages 2 et 3 : débuts encourageants et premiers problèmes Trois foreuses ont été mobilisées pour le chantier : l une foreuse Vermeer D220x300 développant une force nominale de poussée/tirage de 100 t pour les forages longs (1A, 1B et 3) ; l une foreuse Vermeer D80x100 développant une force nominale de poussée/tirage de 37 t pour le forage 2 ; l une foreuse MT25x100 Rockdrill développant une force nominale de poussée/ tirage de 37 t également pour le forage 2. Forage limité à environ 400 m avec cette foreuse. L utilisation de plusieurs foreuses a permis de réaliser le forage 2 en temps masqué. Elle est justifiée également par le fait que la foreuse 100 t est surdimensionnée pour la réalisation du forage 2 qui est environ deux fois plus court que les trois autres forages. Les forages ont été exécutés entre mars 2016 et avril 2017 dans l'ordre : forage 3, forage 2, forage 1A, forage 1B Forage 3 Le forage 3 est le plus simple des trois longs forages, d'une part car le diamètre final, atteint en un seul alésage, est limité à 500 mm et, d'autre part, car le terrain traversé est resté meuble mais suffisamment stable tout le long du tracé, avec une constance se révélant plus favorable que les prévisions géologiques. Les travaux se sont déroulés conformément au planning initial. Le forage pilote et l'alésage ont été réalisés en moyenne avec une cadence élevée de 13 m/h soit 110 m/j. Le guidage du forage pilote s'est fait à l'aide du système magnétique Paratrack qui fonctionne grâce à un câble déployé en surface précisément à l aplomb du tracé avec un bouclage pour le retour du signal. Ce système présente l'avantage de s'affranchir des interférences causées par l'environnement (voies de chemin de fer, milieu industriel, conduites enterrées ). L'ensemble des travaux du forage 3 (forage pilote, 1 alésage et tirage des deux gaines PE) s'est déroulé sur 1 mois Forage 2 Afin de s'affranchir des interférences liées à la traversée des voies de chemin de fer, un système de guidage magnétique Paratrack a d'abord été déployé. Ce choix de départ constitue une variante par rapport au matériel prévu (MT25x100 Rockdrill) et un pari sur la géologie car la machine utilisée et compatible avec ce système de guidage (Vermeer D80x100) est dépourvue d'équipement pour traverser du rocher quand bien même l éventualité d'en rencontrer est relativement importante. Après 4 tentatives infructueuses à différentes profondeurs et avec différentes orientations, l'équipement de forage a dû être adapté car le toit du rocher s'est révélé être trop superficiel et trop massif pour pouvoir être évité. Une foreuse Rockdrill MT25x100 permettant de forer le rocher a donc été mobilisée. L'inconvénient de cette machine est que son système de forage à double tube imbriqués (pipe-in-pipe system), composé d'un tube intérieur pour la rotation de l'outil de tête et d'un tube extérieur pour l'orientation du forage, ne permet pas l'utilisation du système de guidage Paratrack. Un système de guidage Digitrak composé d un récepteur manuportable capable de détecter le signal d une sonde embarquée Figure 4 : Aléseur TCI de diamètre 900 mm, secteur [5] fosse N TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

105 CHANTIERS dans la tête de forage a donc dû être utilisé. Ce procédé présente l inconvénient d être sensible aux perturbations électromagnétiques de l environnement. Malgré les nombreuses sources d interférences traversées (voies ferroviaires, site industriel ), le forage a pu être suivi jusqu à une profondeur de 5 m et le tracé final respecte les contraintes géométriques du projet. Deux nouvelles tentatives ont été nécessaires pour réaliser le forage pilote, la première tentative s étant soldée par la perte du tracé du forage suite à d'un changement d'outil (l impossibilité de réintroduire la nouvelle tête de forage dans le trou percé précédemment). La seconde tentative a été interrompue par le blocage de l outil de forage dans un passage de rocher facturé, si bien que la foreuse D220x300, plus puissante a dû être utilisée pour débloquer le train de tiges. La fin du forage pilote, l'alésage à 500 mm et le tirage des 3 gaines PE ont été réalisés sans autre contretemps à l'exception d'une fuite de 4m 3 de bentonite en surface le long des voies de chemin de fer mais sans conséquence pour l'exploitant. La cadence moyenne du forage pilote en rocher avec le trépan a été de 9 m/h soit 77 m/j. La cadence moyenne de l'alésage sur l'ensemble du tracé a atteint 45 m/j. Malgré les difficultés rencontrées et grâce à une bonne réactivité des intervenants, l'ensemble des travaux aura duré 4,5 semaines, soit une demi-semaine de plus que le programme initial. 4. Forage 1a : cadence faible, hors cadres géologiques et casses d'outils Le forage 1A constitue le véritable défi technique du chantier. En effet, si l ampleur des infrastructures franchies est réduite puisqu elle se limite à une voie cyclable en bordure de N16, la complexité tient dans le diamètre du forage nécessitant trois alésages successifs à 500 mm, 700 mm et 900 mm et dans la géologie particulièrement contrastée avec les deux tiers du tracé en rocher. Après une brève traversée de remblais de carrière, le forage pilote débute par un tronçon rocheux pour finir dans la partie limono-argileuse. Les dix premiers mètres de remblais ont été substitués par du béton au travers duquel un tube a été noyé. Ce tubage permet d éliminer l interface terrain meuble/rocher et de retrouver le trou de forage en cas de problème pendant le forage pilote évitant la perte du tracé du forage. Le forage pilote a été réalisé à l'aide d'un trépan monté sur un "mud motor" qui permet de faire tourner l'outil de forage indépendamment du train de tige en utilisant la bentonite comme fluide hydraulique. Ainsi, la bentonite remplace le tube intérieur du pipe-in-pipe system du forage 2. L'orientation du forage est donnée par la rotation des tubes de forage car le tube de tête qui accueille l'outil, la sonde et le mud-motor est conçu avec une courbure prédéfinie. Ces outils permettent d'utiliser le système de guidage Paratrack qui donne la position du forage de manière précise à plusieurs dizaines de mètres sous la surface. Dès les premiers mètres de forage en rocher, les cadences atteintes ont été très inférieures aux cadences pronostiquées en appel d'offres (+55% en moyenne). Le forage pilote a été achevé sans autre problème technique que le manque de rendement avec une cadence de forage moyenne en rocher de 3.2 m/h contre 5 m/h prévue par l entreprise dans son offre. Suite à une revendication de l'entreprise pour le temps perdu, le géologue du projet a affiné son analyse de l'appel d'offres et a constaté une variation significative de la géologie entre la prévision et la réalité. La résistance en compression uniaxiale moyenne des calcaires traversés a été revue à la hausse à environ 90 MPa, soit la valeur haute de la fourchette donnée Figure 5 : Profil géologique (géologue MFR) forage 1A et positions casses aléseurs. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

106 CHANTIERS Figure 6 : Aléseur TCI XTR diamètre 900 mm. en appel d'offres. De plus, Les calcaires micritiques du Kimméridgien qui sont les plus durs ( MPa de résistance en compression uniaxiale en moyenne) ont été rencontrés sur 50 m au lieu de 15 m en début de forage. En dépit de la dureté importante des calcaires, l étude des protocoles de forage a montré que la cadence théorique de l'entreprise était trop optimiste même pour des calcaires marneux identifiés comme moins durs. Après analyses et discussions entre les différents intervenants du chantier, il a été convenu que 70% du temps supplémentaire de forage était imputable à la géologie et 30% à une cadence de forage mal évaluée. Les deux premiers alésages (diamètres 500 mm et 700 mm) se sont déroulés sans problème majeur. L'entreprise a utilisé des aléseurs à cônes standard (TCI reamer avec dents en carbure de tungstène, voir figure 4) d'inrock adaptés aux formations rocheuses de résistance en compression uniaxiale pouvant atteindre 150 MPa. Les premiers signes de fracturation du rocher, qui se manifestent par des à-coups dans la rotation du train de tiges, sont apparus lors des deux alésages. Malgré tout, les cadences de forage sont restées conformes aux prévisions : 4.5 m/h soit 37 m/j. L'aléseur de 500 mm a pu être réutilisé à la fin du forage, ce qui n a pas été le cas de l aléseur de 700 mm qui présentait trop de jeu dans l'axe de rotation des cônes et était donc trop abîmé pour une réutilisation en outil principal. Les dents de forage, quant à elles, étaient peu usées sur les 2 outils. Le troisième alésage à 900 mm a été l'opération la plus difficile de l'ensemble des travaux. Ce dernier élargissement du trou de forage a débuté avec un aléseur à cônes similaire aux outils précédents (figure 4). À l'entrée dans le rocher après avoir traversé les dépôts lacustres, l aléseur a adopté un comportement anormal en rotation avec d importants à-coups, saccades et blocages. L'hypothèse d'un mauvais centrage de l'outil lors de l'entrée dans le rocher (tassement du forage dans la partie meuble) a été écartée suite à une adaptation de la couronne de centrage qui n'a apporté aucune amélioration après 30 m d avancement supplémentaires. La longueur de la zone des complications et les données des alésages précédents ont permis d'identifier le problème comme étant un degré de fracturation important du rocher dans la zone de transition. À 60 m après l'entrée en rocher, alors que les conditions de forage étaient toujours difficiles avec une cadence moyenne de seulement 1.8 m/h soit 15 m/j, l'aléseur s'est bloqué complètement : tant en rotation qu en mouvement avant/arrière. Malgré tous les efforts déployés au déblocage, la décision a été prise de déplacer la foreuse du point d entrée au point de sortie afin de pouvoir inverser les efforts et tirer l'outil en arrière pour le sortir. L'aléseur est tracté par la foreuse, la force de poussée pour le faire reculer est limitée au quart de la force de traction disponible à cause du flambement des tubes. L'aléseur a été décoincé avec succès mais les six cônes supportant les dents de forage ont été arrachés du corps de l'outil au niveau des bras de support des axes des cônes. Deux cônes sont ressortis avec l'outil (les dents sont demeurées intactes) et quatre sont restés dans le forage. L'incident est probablement dû au coinçage d'un bloc rocheux entre deux cônes. Ce bloc, trop massif pour pouvoir être cassé par l'outil, s est opposé au couple de rotation, a bloqué le forage et la contrainte anormalement élevée appliquée par le rocher sur les cônes lors du tirage de l'outil les a fait céder au point faible constitué par les bras de support des axes des cônes. Un nettoyage du forage est nécessaire avant le reprise de l'alésage afin d'évacuer les cônes de la partie en rocher pour ne pas amoindrir le gabarit du forage ni endommager les gaines lors du tirage. L'incident a retardé l avancement du forage de 4.5 semaines, intervalle de temps nécessaire au déblocage de l outil, au nettoyage du forage, à la commande du nouvel aléseur et à la réinstallation. L'alésage a recommencé en sens inverse pour éviter de coincer à nouveau l'outil dans la même zone. Un aléseur fondamentalement différent a été mis en place : il s agit d un aléseur PDC (Polycristaline Diamond Compact) de Slimdrill (figure 5). L'outil est plus massif, sans cônes, avec des arêtes de forages équipées d'inserts en carbure de tungstène recouverts d'une surface de coupe en diamants polycristallins. Ce changement d outil doit permettre un gain de rendement par rapport à l'outil précédent avec l avantage qu'en zone fracturée l'absence de cône limite fortement le risque de casse et de blocage dans le forage. Le nouvel outil a très bien fonctionné pendant 110 m dans un contexte de roches dures et massives avec des cadences moyennes de 3.5 m/h soit 30 m/j, proches de celles des alésages 1 et 2. Cependant après 6 m dans une zone plus fracturée et alors qu il restait encore 120 m à réaliser, la progression du forage a été stoppée nette. L'aléseur a été sorti pour vérification et il s est avéré que l ensemble de la surface de coupe était déjà à son usure maximale alors que la longévité de l outil était censée surpasser un linéaire de forage de 900 m. Le suivi des "cuttings" par le géologue est alors intensifié afin de détecter la présence éventuelle de veines de quartz (possible dans les calcaires d'origine arénitique) ou autre formation abrasive pouvant dégrader l'outil de forage de manière prématurée. Un troisième aléseur de 900 mm a donc été commandé (figure 5). Il s agit cette 104 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

107 CHANTIERS fois-ci d un aléseur PDC renforcé par deux rangs d'inserts sur les surfaces de coupe, une courbure différente des cinq arêtes de coupe et un flux plus important de bentonite pour mieux évacuer les déblais. Le délai de commande de ce nouvel outil est de 2 semaines et dans le même temps, l aléseur à cônes de 900 mm utilisé au départ est lui aussi en réparation pour avoir une solution de secours en cas de défaillance de l'outil principal. Une fois le troisième aléseur monté, le forage a progressé de 50 m à une cadence de 15 m/j (50% de moins que l'outil précédent) avant que l'aléseur PDC renforcé soit lui aussi trop usé pour pouvoir faire avancer le forage. Aucune formation de nature inattendue n'a été identifiée par le géologue mais la fracturation importante de la roche était toujours détectable de par la rotation irrégulière de l'outil. L'usure prématurée des deux aléseurs PDC a été expliquée par le degré de fracturation important des calcaires traversés couplé à leur dureté (100 Mpa de résistance minimum en compression uniaxiale en moyenne). Des blocs sont donc probablement entraînés dans la rotation de l'outil en le dégradant et un front d'attaque fracturé ne permet pas une bonne répartition des efforts sur les surfaces de coupes de l'outil. Pour des raisons économiques et de délais, l'alésage de 900 mm s'est terminé avec le premier aléseur à cônes réparé et disponible sur site en prenant soin de limiter la contrainte sur l'outil. Les 70 m restant sont forés à une cadence de 1.8 m/h soit 15 m/j. Les 10 tubes ont été tirés sans problème (figure 7). Après analyse et concertations entre les différents acteurs du chantier, les problèmes d'alésages ont été supportés financièrement à parts égales entre le Maître d'ouvrage et l'entreprise. Les travaux ont été réalisés en 6 mois au lieu des 3 mois prévus. Le délai pour finir le forage 1B, imposé par la durée nécessaire aux opérations de tirage des câbles reste néanmoins atteignable. 5. Forage 1b : installations hivernales et construction sur l'expérience Les trois mois de retard du forage 1A ont obligé l'entreprise à réaliser le forage 1B en conditions hivernales. Une tente avec chauffage a été installée au-dessus des unités de mixage et de recyclage de la bentonite. Les tuyaux de circulation de bentonite ont été équipés de câbles chauffants avec thermostat qui permet à la bentonite de ne pas geler dans les conduites la nuit. Le forage 1B traverse, pour 85% de son tracé, des calcaires durs à très durs mais théoriquement compacts, avant de finir sa course dans des formations meubles de types éboulis ou morainiques. Le forage pilote est réalisé avec les mêmes outils que le forage pilote 1A, la cadence de forage est de 4.5 m/j, inférieure de 10% aux prévisions. Les sept premiers mètres en remblais ont été tubés à l image de ce qui avait été fait pour le démarrage du forage 1A. Le système de guidage est identique au forage 1A : système Paratrack. Les alésages ont été réalisés à l'aide de nouveaux aléseurs, ceux du forage 1A étant trop usés pour forer les 495 m restants. Fort de l expérience du forage 1A et pour anticiper les mêmes problèmes, un triplet d aléseurs à cônes de la marque Inrock mais de la gamme XTR (extrême, figure 6) ont été montés. Ces aléseurs sont plus massifs et leur conception permet de remplacer les cônes, ainsi que leur bras de support, facilement sans péjorer les performances de l'outil, le système de coupe étant indépendant et conçu comme un accessoire du châssis. L'idée de réduire le diamètre du dernier alésage à 860 mm avait été proposée par le fabricant pour diminuer le risque de chute et de coinçage de blocs, mais cette solution n as pas été retenue afin de conserver une marge géométrique de sécurité lors du tirage du faisceau de dix gaines. Le forage 1B a été accompli sans problème excepté des remontées de bentonite régulières au niveau du croisement d'un petit ruisseau sous 8 m de couverture. Le cours d eau de faible débit avait été canalisé au préalable. Le surplus de robustesse des nouveaux outils a joué un rôle fondamental étant donné les conditions de forage : un alésage à contresens du pendage, de nombreux à-coups et saccades dans la rotation des outils. Les trois outils étaient même réutilisables à la fin du forage moyennant un entretien réduit telle que la correction du jeu dans l'axe de certains cônes et la réparation des fissures dans certaines soudures de liaison entre les bras de support des axes et le châssis. Comme pour tous les forages exécutés, les dents en carbure de tungstène étaient quant à elles très peu usées par un massif calcaire peu abrasif. Les cadences de forage ont été décroissantes avec l'augmentation du diamètre d'alésage : 4.5 m/h soit 38 m/j pour l'alésage de 500 mm, 2.9 m/h soit 25 m/j pour Figure 7 : Opérations de tirages des tubes dans le forage 1A, secteur [6] ancienne carrière TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

108 CHANTIERS l'alésage de 700 mm et 2.6 m/h soit 22 m/j pour l'alésage de 900 mm. Une cadence moyenne de 40 m/j était prévue au départ pour les opérations d alésage. L avancement réel moyen de 28 m/j s est traduit par un dépassement du programme de travaux d un mois environ. Pour le forage 1B, les conditions de forage et le contexte géologique constatés étant similaires à ce qui était attendu lors de l'appel d'offres, l'entreprise a assumé l'entière responsabilité économique du manque de rendement. 6. Conclusions et retours d'expérience Les 4 forages présentaient des conditions d'exécution, une géométrie et une géologie bien différentes. Seul le forage 3, réalisé entièrement en sol meuble a été réalisé dans les conditions espérées par l'entreprise en termes de délai et de méthodes d exécution. En revanche, tous les forages en rocher ont connu des difficultés de diverses origines. Le problème principal est l'identification correcte de la géologie le long du tracé (type de sol, duretés, interfaces, fracturation, ). Chaque incertitude géologique s'est soldée par un problème sur nos forages (interface rocheuse pour le forage 2, dureté et fracturation pour le forage 1A et 1B). Une attention particulière doit être portée à une définition claire du contexte géologique surtout pour les formations rocheuses. Le second problème concerne l'expérience et le contexte de concurrence. L'expérience de l'entreprise joue un rôle fondamental dans le bon déroulement d'un forage, que ce soit pour l appréciation anticipée des rendements, la commande du matériel adapté et l anticipation des risques. À ce titre, le forage 1A a apporté un ensemble d enseignements sur les risques, les outils et les moyens à mettre en œuvre pour franchir les calcaires fracturés. Fort de cette expérience, les travaux du forage 1B se sont déroulés avec moins de problèmes matériels. Le contexte de concurrence et les choix initiés lors du projet ont aussi une importance. La concurrence impose une pression sur le prix qui se répercute finalement dans les cadences de forage prévues, sur le matériel choisi et sur les spéculations faites sur la géologie. Elle pousse l'entreprise à une forme d'optimisme. Une bonne définition du projet est une donnée importante pour le succès des travaux. Certains rayons de tracé imposent un matériel à l'entreprise qui n'est pas toujours compatible avec l'environnement (système de guidage) ou la géologie (outil de forage). À l'origine du projet, les forages 1A et 1B ne formaient qu un seul forage de 880m, soit une longueur proche des limites de la technique dans ce contexte géologique. Le choix, prudent, de subdiviser ce forage en deux tronçons de longueur moitié moindre s est avéré finalement parfaitement justifié après constatation des difficultés rencontrées sur le chantier. n METALLIANCE INNOVE ET EXPLOITE EN CHANTIER SON 1 ER VEHICULE TOUT ELECTRIQUE Full electric - alimentation par pack batterie Technologie Lithium-ion et chargeur intégré Charge rapide - 20mn pour une distance parcourue de 10 Km Aucune émission de gaz ou particule Silencieux Confort maximal pour les opérateurs Economie globale du projet METTALLIANCE propose des engins allant jusqu à 120t. ZI La Saule F71230 Saint-Vallier, + 33 (0) TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

109 WORKSITES Moving electric lines by directional drilling in Péry, Switzerland Robin CHABLOZ Deputy Head of the Geotechnical and Aquatic Works group, BG Ingénieurs Conseils SA, Switzerland Thibaut METIVIER Engineer of works management from the Underground Constructions Group, BG Ingénieurs Conseils SA, Switzerland Summary The future redevelopment of the Rondchâtel-Péry Motorway involves the modification of a junction. This project conflicts with the 50 kv and 16 kv high voltage power lines owned by energy producer BKW Energie SA and the cement producer Ciments Vigier SA. Preparatory works are required which involve moving these lines out of the range of future developments through directional drilling. The article describes the context and the processes for the completion of these directional boreholes and reports on the difficulties encountered and feedback from this work. 1. General presentation The N16 Motorway section involved in the project is located in the canton of Bern in Switzerland in the Suze valley, straddling the Rondchâtel cluse and the Péry commune. The goal of the BKW line relocation project is to replace the existing high voltage power lines with underground lines along paths compatible with future works on the N16 Motorway junction. This preparatory work is supported by the Federal Roads Office (FEDRO), an entity which manages the development and maintenance of the Swiss Motorway network. The project envisages two types of underground laying: the construction of conventional trenches where the path meets no obstacles and laying via directional drilling to cross already densely developed zones or large reliefs. The seven lines to be moved are operated under high voltages of 16 and 50kV. Due to the non-ionising radiation generated by the electric current, the 50kV lines are forced to follow paths that avoid residential areas, unless they are buried under a ground cover of more than 20m. Five of the power lines belong to the energy producer BKW Energie SA (BKW) and the remaining two belong to the cement works Ciments Vigier SA (Vigier). The 50 kv BKW lines are in the air and the 16 kv lines are mostly buried. The existing energy transmission infrastructure must be maintained in service until the new lines are operational. The main milestone for reconnection is determined by the shutdown of the Vigier cement kilns, which can only take place during planned maintenance operations over a weekend in March 2018, leaving a full-year gap for drilling and another year for ordering and pulling cables. The various connected sites, shown in Figure 1, are: l the Reuchenette substation at Péry (BKW) [1]; l the cement plant (Vigier), one of the largest cement production plants in Switzerland [2]; l the tunnel 8 technical building (FEDRO) [3]; l the Charuque quarry (Vigier) [4]. The sections linking the N16 pit [5] to the Charuque quarry [4] and the overhead line termination pylon are constructed in conventional trenches under the roadway. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

110 WORKSITES Three lines grouping the seven power lines are made by directional drilling with a cable distribution node located in a pit at the edge of the N16, [5] see figure 1. The technique of directional drilling was chosen over micro-tunnelling because of the geometrical constraints to be respected and the impossibility of implanting intermediate thrust cells. The directional drilling work was awarded to the Swiss company Marty, which specializes in this drilling technique. Borehole no. 1, originally planned for a single 840 m firing, was subdivided into two successive sections 1A and 1B of almost equal length: 405 m and 495 m At the mid-point [6], the path meets a depression resulting from the operation of an old quarry which suits the creation of an intermediate pit. This reduction in the lengths to be drilled at each passage has been decided unanimously in order to reduce construction risks such as blockages or breakage of the cutting tool. The geometric characteristics of the three lines, numbered from 1 to 3, are given in Figure 1. The characteristics of the infrastructure or watercourse crossed are shown in Figure 2, along with the overburden indications and the monitoring measures implemented during the works. The directional drilling has been carried out in a traditional way, with the following phasing: l execution of a small diameter pilot borehole (250 mm or 350 mm depending on the drill), directed from the surface by means of a guidance system; Figure 2: Crossed obstacles Figure 1: Location and characteristics of the boreholes l successive boring(s) of the pilot borehole; l assembly in a single element and drawing of the bundle of tubes. Bentonite sludge is used during drilling, boring and drawing to transport cuttings to the surface, to ensure the stability of the hole and to facilitate duct drawing. Once the tubes have been drawn, the bentonite is left in the borehole to fill the voids and limit surface disturbances. 2. Geological context of the four directed boreholes The works are located in the Swiss Jura massif in the Rondchâtel cluse. The directional drilling crosses two types of radically different terrain: the Jurassic limestone rock of Malm in the sides of the cluse and the Quaternary loose materials arranged in the centre. Indirect seismic reconnaissance was conducted in August 2014, followed in autumn 2014 by a campaign of 11 core holes totalling 200 m linear, with geotechnical and hydraulic tests. They confirmed the geotechnical properties as well as the local hydrogeological conditions. Used for centuries for their intrinsic quality, the rocks forming the Rondchâtel cluse are hard to very hard limestones of the Balsthal, Reuchenette and Twannbach formations, arranged in decimetre to metric or even plurimetric banks. The dip angle of the strata is directed towards N-NW and has an inclination ranging from 45 close to the Vigier cement plant to approx. 25 towards the village of Péry. Certain passages of several tens of metres, characterized by a low seismic speed, have been interpreted as areas of intense fracturing. Given the depth of the planned structures and the proximity of the Suze, which constitutes the regional water level, karstic risk was considered likely. However, no karstic cavity was encountered during the execution of the directional drilling. Beyond the shallow embankments, the quaternary loose ground is mostly glaciolacustrine deposits composed of clay loams. Near the slopes of the cluse, intersections of sloping scree are present. From a geotechnical point of view, the loose ground is more firm in consistency (compact for the scree), but may be heterogeneous due to mixed varves and gravels observed in the fine materials. Softer passes composed of loamy clays locally degrade the overall quality of the deposits. In loose materials, only the boreholes located on either side of the Suze encountered shallow groundwater whose flow rates remain low. This groundwater is directly connected to the Suze and its lateral and vertical extension is limited to the gravels of the Suze and the surrounding glaciolacustrine deposits. The geological profiles of the four directional drilling holes are shown in Figures 3 and 5. Only borehole 3 crossed loose ground. 3. Boreholes 2 and 3: encouraging beginnings and initial problems Three drilling machines were used for the site: l a Vermeer D220x300 drilling machine developing a nominal thrust/pull force of 100t for long boreholes (1A, 1B and 3); * a Vermeer D80x100 drilling machine 108 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

111 WORKSITES Figure 3: Geological profiles (geologist MFR) of boreholes 2, 3 and 1B. developing a nominal thrust/pull force of 37t for borehole 2; l a MT25x100 Rockdrill drilling machine with a nominal thrust/pull force of 37t also for borehole 2. Borehole limited to around 400m with this drill. The use of several drills made it possible to perform borehole 2 in hidden time. It is also justified by the fact that the 100t drill is oversized for borehole 2 which is about twice as short as the other three boreholes. The boreholes was drilled out between March 2016 and April 2017 in the order: borehole 3, borehole 2, borehole 1A, borehole 1B Borehole 3 Borehole 3 is the simplest of the three long boreholes, on the one hand because the final diameter, reached in a single bore, is limited to 500 mm and on the other hand because the terrain crossed is still loose but sufficiently stable all along the route with a consistency that is more favourable than the geological forecasts. Work proceeded as per the initial schedule. The pilot borehole and boring was done on average with a high rate of 13 m/h or 110 m/d. The guidance of the pilot borehole was done using the Paratrack magnetic system which works using a cable deployed on the surface that is exactly in line with the path with a loop for the return signal. This system has the advantage of being free from interference caused by the environment (railways, industrial environment, buried pipelines, etc.). All of the borehole 3 works (pilot borehole, 1 bore and draw of the two PE ducts) took place over 1 month Borehole 2 In order to overcome interference related to the crossing of railroad tracks, a Paratrack magnetic guidance system was first deployed. This choice of departure is a variation on the planned equipment (MT25x100 Rockdrill) and a bet on the geology because the machine used, compatible with this guidance system (Vermeer D80x100, has no equipment to cross rock, even if the probability of encountering it is relatively high. After 4 unsuccessful attempts at different depths and with different orientations, the drilling equipment had to be altered because the roof of the rock was found to be too shallow and too massive to be avoided. A Rockdrill MT25x100 drilling machine to drill the rock was then brought in. The disadvantage of this machine and its pipe-in-pipe system, consisting of an inner tube for the rotation of the head tool and an outer tube for drilling orientation, is that it does not allow for the use of the Paratrack guidance system. A Digitrak guidance system consisting of a manuportable receiver capable of detecting the signal of a probe embedded in the drill head had to be used. This method has the disadvantage of being sensitive to electromagnetic disturbances in the environment. Despite the many sources of interference crossed (railways, industrial sites...), the drilling could be monitored to a depth of 5 m and the final path followed the geometric constraints of the project. Two new attempts were necessary to carry out the pilot borehole, the first attempt having resulted in the loss of the path of the borehole following a tool change (inability to reintroduce the new drill head in the previously drilled hole). The second attempt was interrupted by the blocking of the drill bit in a fractured rock passage, so the more powerful drill machine D220x300 had to be used to unblock the drill string. The end of the pilot borehole, the bore at 500 mm and the drawing of the 3 PE ducts was done with no other setbacks except for a 4 m 3 leakage of bentonite on the surface along the railway tracks but with no significant consequences for the operator. Figure 4: TCI reamer 900 mm in diameter, sector [5] pit N16. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

112 WORKSITES The average rate for the pilot borehole in rock with the bit was 9 m/h, or 77 m/d. The average rate of the bore over the entire path reached 45 m/d. Despite the difficulties encountered and thanks to the good responsiveness of the staff, all works will have lasted 4.5 weeks, half a week more than the initial schedule. 4 - Borehole 1a: low speed, unforeseen geological settings and tooling breakages Borehole 1A was the real technical challenge of the site. Indeed, while the size of the infrastructures crossed was reduced since they are limited to a cycle lane bordering N16, the complexity lay in the diameter of the borehole requiring three successive bores at 500 mm, 700 mm and 900 mm and in the geology that was particularly contrasted with two-thirds of the rock course. After a brief crossing of quarry backfills, the pilot borehole began with a rocky section to finish in the silty clay part. The first ten meters of backfills were replaced by concrete through which a tube was submerged. This casing made it possible to eliminate the loose ground/rock interface and to find the borehole in the event of a problem during pilot borehole, avoiding the loss of the borehole path. The pilot borehole was made using a mud motor mounted bit that allows the drill bit to rotate independently of the drill string using bentonite as a hydraulic fluid. As such, bentonite replaced the inner tube of the pipe-in-pipe system of borehole 2. The orientation of the borehole is given by the rotation of the drill tubes because the head tube which receives the tool, the probe and the mud-motor are designed with a predefined curvature. These tools make it possible to use the Paratrack guidance system which gives the precise position of the borehole several tens of metres below the surface. From the first metres of rock drilling, the progress rates reached were much lower than the rates forecast in the call for tenders (+55% on average). The pilot borehole was completed without any other technical problem than the lack of progress rates with a mean rock drilling rate of 3.2m/h against 5m/h as set out by the company in its offer. Following a claim by the company for the time lost, the project geologist refined their analysis from the call for tenders and found a significant variation in the geology between the forecast and the reality. The mean uniaxial compressive strength of the limestones crossed was revised upwards to about 90 MPa, or the upper value of the range given in the call for tenders. In addition, the hardest Kimmeridgian micritic limestones ( MPa average uniaxial compressive strength) were encountered over 50m instead of 15m at the beginning of borehole. Despite the hardness of the limestone, the study of the drilling protocols showed that the theoretical drilling rate of the company was too optimistic even for the marly limestones identified as less hard. After analyses and discussions between the various stakeholders of the site, it was agreed that 70% of the additional drilling time was attributable to geology and 30% to an incorrectly evaluated drilling rate. The first two bores (diameters 500 mm and 700 mm) went without major problems. The company used Inrock's standard cone reamers (TCI reamer with tungsten carbide teeth, see Figure 4) for uniaxial compression strength rock formations up to 150 MPa. The first signs of rock fracturing, which appear by jerks in the rotation of the drill string, appeared during the two bores. Nevertheless, the drilling rates remained in line with expectations: 4.5 m/h or 37 m/d. The 500 mm reamer was reused at the end of the drilling, which was not the case with the 700 mm reamer which had too much clearance in the cone rotation axis and was therefore too damaged for reuse as a main tool. The drill teeth as for them were little used on the 2 tools. Figure 5: Compression strength test results. 110 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

113 WORKSITES Figure 6: TCI XTR reamer diameter 900 mm. The third bore at 900 mm was the most difficult operation of all the works. This last widening of the borehole began with a cone reamer similar to the previous tools (Figure 4). Upon entering the rock after passing through lacustrine deposits, the reamer exhibited abnormal rotational behaviour with severe jerks, judders, and blockages. The assumption of improper centering of the tool when entering the rock (settlement of drilling in the loose part) was discarded following an alteration of the centering ring which did not offer any improvement after 30 m of additional progress. The length of the area of complications and the data from the previous bores made it possible to identify the problem as a significant degree of fracturing of the rock in the transition zone. At 60 m after the rock entrance, while the drilling conditions were always difficult with an average rate of only 1.8 m/h or 15 m/d, the reamer blocked completely: both in rotation and forward/back motion. Despite all the efforts made to unblock it, the decision was made to move the drill from the point of entry to the exit point in order to reverse the effort and pull the tool backwards to remove it. The reamer was pulled by the drill, the thrust force to reverse it was limited to a quarter of the pulling force available due to the buckling of the tubes. The reamer was successfully unblocked but the six cones supporting the drill bits were torn off the tool body at the support arms of the cone axes. Two cones came out with the tool (the teeth remained intact) and four remained in the borehole. The incident is probably due to the wedging of a boulder between two cones. This boulder, too massive to be broken by the tool, opposed the torque, blocked the borehole and the abnormally high stress applied by the rock on the cones during the retraction of the tool made them yield at the weak point that are the cone axes support arms. Cleaning the borehole was necessary before boring resumed in order to evacuate the cones from the rock part so as not to reduce the gauge of the borehole or damage the ducts during the retraction. The incident delayed drilling progress by 4.5 weeks, the time required to unblock the tool, clean the borehole, order a new reamer and reinstallation. The bore started again in the opposite direction to avoid trapping the tool again in the same area. A fundamentally different reamer was put in place: a Slimdrill Polycristaline Diamond Compact (PDC) (Figure 5). The tool is more massive, without cones, with drill edges equipped with tungsten carbide inserts covered with a polycrystalline diamond cutting surface. This tool change should have allowed for a gain in performance compared to the previous tool with the advantage that in fractured areas the absence of cones greatly limits the risk of breakage and blockage in the borehole. The new tool worked very well for 110 m in a context of hard and massive rocks with average speeds of 3.5 m/h or 30 m/d, close to those of bores 1 and 2. However after 6 m in a more fractured area and while there was still 120 m to complete, the drilling progress was stopped in its tracks. The reamer was taken out for verification and it turned out that the entire cutting surface was already at its maximum wear while the tool life was supposed to exceed a 900 m drill line. Cutting monitoring by the geologist then intensified to detect the possible presence of quartz veins (possible in the limestone of arenitic origin) or other abrasive formations that could degrade the drilling tool prematurely. A third 900 mm reamer was ordered (Figure 5). This time it was a PDC reamer reinforced by two rows of inserts on the cutting surfaces, a different curvature of the five cutting edges and a larger flow of bentonite to better evacuate the cuttings. The ordering time of this new tool was 2 weeks and at the same time the 900 mm cone reamer used at the start was also under repair to have a backup solution in case of failure of the main tool. Once the third reamer was mounted, the borehole progressed 50 m at a rate of 15 m/d (50% less than the previous tool) before the reinforced PDC reamer was too worn to advance drilling. No formations of an unexpected nature were identified by the geologist, but a significant fracturing of the rock was still detectable due to the irregular rotation of the tool. The premature wear of the two PDC reamers was explained by the high degree of fracturing of the limestones crossed coupled with their hardness (100Mpa minimum resistance in uniaxial compression on average). Boulders were therefore probably involved in the rotation of the tool by degrading it and a fractured leading edge does not allow for a good distribution of forces over the cutting surfaces of the tool. For economic and timing reasons, the 900 mm bore was finished with the first cone reamer repaired and available on site, taking care to limit the stress on the tool. The remaining 70 m were drilled at a rate of 1.8 m/h or 15 m/d. The 10 tubes were drawn without problem (Figure 7). After analysis and consultations between the different site stakeholders, boring issues were borne equally between the project owner and the company. The work was done in 6 months instead of the 3 months planned. The deadline to finish borehole 1B, imposed by the time required for operations to draw cables, remains nevertheless attainable. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

114 WORKSITES 5. Borehole 1b: winter installations and building on the experience The three-month delay in drilling 1A forced the company to drill 1B in winter conditions. A tent with heating was installed above the bentonite mixing and recycling units. The bentonite circulation pipes were equipped with heating cables with thermostat that allows the bentonite not to freeze in the pipes at night. For 85% of its course, the 1B borehole goes from hard to very hard but theoretically compact limestone, before ending up in loose formations of scree or morainic types. The pilot borehole was carried out with the same tools as pilot borehole 1A, the drilling rate was 4.5 m/d, 10% lower than forecast. The first seven metres of backfill were tubed just as with what had been done for the start of borehole 1A. The guidance system is identical to borehole 1A: Paratrack system. The bores were made using new reamers, those from borehole 1A being too worn to drill the remaining 495 m. Based on the experience of borehole 1A and in anticipation of the same problems, a triplet of Inrock branded cone reamers, but from the XTR range (Extreme, Figure 6), were fitted. These reamers are more massive and their design makes it possible to replace the cones, as well as their support arm, easily without jeopardising the performance of the tool, the cutting system being independent and designed as a frame accessory. The idea of reducing the diameter of the last bore to 860 mm was proposed by the manufacturer to reduce the risk of falling and blocking boulders, but this solution was not kept so as to maintain a geometric margin of safety during the drawing of the ten duct beam. Borehole 1B was accomplished without problems, except for regular bentonite upwelling at the crossing of a small stream under 8m of overburden. The low flow stream had been channelled beforehand. The surplus strength of the new tools played a fundamental role given the drilling conditions: a boring in the opposite direction of the dip angle, many judders and jerks in the rotation of the tools. The three tools were even reusable at the end of drilling with reduced maintenance such as the correction of the play in the axis of certain cones and the repair of cracks in certain connection welds between the axis support arms and the chassis. As with all the boreholes carried out, the tungsten carbide teeth were very seldom worn by a low abrasive limestone mass. Drilling rates decreased with increasing bore diameter: 4.5 m/h or 38 m/d for the 500 mm bore, 2.9 m/h or 25 m/d for the 700 mm bore and 2.6 m/h or 22 m/d for the 900 mm bore. An average rate of 40 m/d was initially planned for the boring operations. The average actual progress of 28 m/d resulted in the work program being exceeded by around a month. For borehole 1B, the drilling conditions and the geological context observed being similar to what was expected in the call for tenders, the company assumed full economic responsibility for the lack of performance. 6 - Conclusions and experiences The four boreholes had very different execution conditions, geometry and geologies. Only borehole 3, made entirely of loose earth, was carried out under the conditions expected by the company in terms of time and methods of execution. On the other hand, all the rock boreholes experienced difficulties of various kinds. The main problem was the correct identification of the geology along the route (type of earth, hardnesses, interfaces, fracturing,...). Each geological uncertainty resulted in a problem with our borehole (rock interface for borehole 2, hardness and fracturing for borehole 1A and 1B). Particular attention should be paid to a clear definition of the geological context, especially for rock formations. The second problem concerns the experience and the competition context. The experience of the company plays a fundamental role in the smooth running of a borehole operation, be it for the forecast performance levels, ordering suitable equipment and anticipating risks. As such, borehole 1A provided a set of lessons on the risks, tools and the means to implement to cross fractured limestones. Based on this experience, borehole 1B was conducted with fewer equipment problems. The competitive context and the choices made during the project were also important. Competition imposes pressure on the price, which ultimately affects the planned drilling rates, the equipment chosen and the speculations made on the geology. It pushes the company towards a form of optimism. A good project definition is important for the success of the works. Certain path radii imposed the use of equipment for the company that was not always compatible with the environment (guidance systems) or geology (drilling tools). At the start of the project, boreholes 1A and 1B formed a single borehole of 880m, a length close to technical limits in this geological context. The cautious choice of subdividing this drilling into two sections of lesser lengths proved to be perfectly justified after ascertaining the difficulties encountered on the site. n Figure 7: Operations of pulling of the tubes in the borehole 1A, sector [6] old quarry. 112 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

115 LA NATURE POUR PARTENAIRE, L INTELLIGENCE COLLECTIVE POUR RESSOURCE. BG Ingénieurs Conseils INGENIOUS SOLUTIONS

116 AVIS D EXPERTS Avis d'experts AFTES «Procédés d'étanchéité ou de drainage innovants en ouvrages souterrains» Point de vue d un maître d œuvre AFTES : «Comment avez-vous connu les avis d experts AFTES?» Patrick PEREIRA : «En 2008, une entreprise nous a remis une offre avec un produit d étanchéité accompagné de son avis d experts AFTES. Ne connaissant alors pas cette démarche, cela m a conduit d abord à me renseigner sur le contenu de ces avis, et ensuite cela m a permis plus largement de découvrir le groupe de travail n 9 de l AFTES et ses travaux sur l étanchéité en ouvrages souterrains» Interview de Patrick PEREIRA, SYSTRA, Maître d œuvre pour la RATP du projet de prolongement de la ligne de métro n 4 (phase 2). AFTES : «Depuis quand les utilisez-vous?» P.P. : «J ai ensuite immédiatement intégré cette démarche à mes cahiers des charges de consultation des entreprises» AFTES : «Que vous-ont apporté les avis d experts (dans la passation des contrats de travaux, dans l analyse des offres, dans le rendu des travaux, etc.)? P.P. : «Globalement, ils sont pour moi l assurance de mettre en œuvre un produit reconnu par des experts, dans ce domaine si spécifique de l étanchéité : c est rassurant. Ils permettent également de découvrir de nouveaux produits. Pour l analyse des offres, en particulier, l entreprise s engage sur le fait de fournir un produit sous avis d experts (ou sous avis techniques CETU, NDLR) : c est donc plutôt en phase de préparation de chantier que sont examinés les avis d experts. L analyse des offres est simplifiée, notamment du fait que, de façon quasi systématique, les entreprises respectent cette demande du cahier des charges de fournir des produits sous avis d experts. En phase travaux, ces avis apportent un plus par les précisions et/ou les alertes concernant la mise en œuvre du produit, qui complètent utilement le cahier de pose du fabricant.» AFTES : «Selon vous, quelles améliorations rendraient ces avis plus efficaces, mieux adaptés?» P.P. : «Les avis d'experts AFTES sont pertinents et complets mais sont peu «visibles» : ils sont notamment difficilement accessibles sur le site internet. Tous les maîtres d œuvre n ont pas connaissance de ces avis d experts!» À la date de parution de cet article, les procédés d'étanchéité bénéficiant d'un avis d'experts AFTES figurent sur le tableau suivant (se référer à l'avis lui-même pour connaître le domaine d'application précis du procédé). 114 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

117 AVIS D EXPERTS Fabricant Nom du procédé Description sommaire Fonction Publication revue AFTES Sous avis d expert depuis Date d expiration GCP BITUTHENE : Membrane bitumineuse adhésive à froid Etanchement par écran d étanchéité T.O.S n / En cours de renouvellement S.P.P.M TECTOPROOF CA Système d étanchéité liquide armé S.E.L-A Etanchement par écran d étanchéité T.E.S n / DATWYLLER M TYPE CW Joint ancré mixte d étanchéité de voussoirs Etanchement par structure relativement étanche T.E.S n / S.P.P.M D/NOX-TBS 10 ET TBS 11 Bande de pontage manufacturée de drainage Drainage T.E.S n / S.P.P.M TECTOPROOF CA/M Système d étanchéité liquide armé pour maçonnerie Etanchement par écran d étanchéité T.E.S n / S.P.P.M D/NOX VBS 20 Bande de pontage manufacturée de drainage Drainage T.E.S n / B.A.S.F MASTERSEAL 345 Système d étanchéité Projeté Confiné S.E.P.C Etanchement par écran d étanchéité T.E.S n / GCP PREPRUFE 300 R Géocomposite d étanchéité Etanchement par écran d étanchéité Site internet AFTES 11/ SIPLAST FONDA GTX Géocomposite de drainage surfacique Drainage Site internet AFTES 02/ TERAGEOS TERADRAIN Géocomposite de drainage Drainage Site internet AFTES 02/ AFITEX ALVEOTUNNEL Géocomposite de drainage Drainage Site internet AFTES 02/ MB EUROPE SPI PHENE Etanchéité extrados par feuilles préfabriquées recouvertes (FPR) Etanchement par écran d étanchéité Site internet AFTES 02/ SIKA SIKAPROOF A Géocomposite d étanchéité extrados, adhérent pré-appliqué Etanchement par écran d étanchéité Site internet AFTES 05/ SIKA SIKAPROOF P-12 Géocomposite d étanchéité extrados, adhérent post-appliqué Etanchement par écran d étanchéité Site internet AFTES 05/ TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

118 EXPERT OPINION AFTES Expert Opinion "Innovative sealing and drainage processes in underground structures Viewpoint of a project manager AFTES: "How did you hear about AFTES expert opinions?" Patrick PEREIRA: "In 2008, a company made us an offer with a sealant product, along with their AFTES expert opinion. Not knowing the system then, it led me first to learn about the content of these opinions, and then it allowed me more broadly to discover the AFTES working group No. 9 and its work on the sealing of underground structures. Interview with Patrick PEREIRA, SYSTRA, Project manager for the RATP on the extension project for the metro line 4 (phase 2). AFTES: How long have you used them for?" PP: "I immediately integrated this approach into my company consulting specifications" AFTES: "What did you do with the expert opinions (in the awarding of works contracts, in the analysis of bids, in the rendering of works, etc.)? PP: "Overall, for me they are the guarantee of implementing a product that is recognized by experts, in this very specific area of sealing: it's reassuring. They also make it possible to discover new products. For the analysis of offers in particular, the company undertakes to provide a product under expert opinion (or CETU NDLR technical opinion): it is therefore rather in the site preparation phase that the expert opinions are examined. Offer analysis is simplified, in particular because, almost systematically, companies comply with this request for specifications to provide products under expert opinion. In the works phase, these opinions offer more through clarifications and/or alerts concerning the implementation of the product, which usefully complement the manufacturer's usage instructions." AFTES: "What improvements do you think would make these opinions more effective and better suited?" PP: "The opinions of AFTES experts are relevant and complete but are not very visible : they are particularly difficult to access on the website. Not all project managers are aware of these expert opinions! " At the date of this article s publication, the sealing processes that receive AFTES expert opinions are (refer to the opinion itself to find out the precise application area of the process): 116 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin 2018

119 EXPERT OPINION Manufacturer Name of the process Brief description Role AFTES review publication Under expert opinion since Expiration date GCP BITUTHENE: Cold adhesive bituminous membrane Sealing by waterproof screen TOS no / Under renewal SPPM TECTOPROOF CA Reinforced Liquid Sealing System - SEL-A Sealing by waterproof screen TES no / DATWYLLER M TYPE CW Mixed anchored seal voussoir sealing Sealing by relatively water tight structure TES no / SPPM D/NOX-TBS 10 AND TBS 11 Manufactured drainage strip Drainage TES no / SPPM TECTOPROOF CA / M Reinforced liquid waterproofing system for masonry Sealing by waterproof screen TES no / SPPM D/NOX VBS 20 Manufactured drainage strip Drainage TES no / BASF MASTERSEAL 345 Confined Projected Sealing System - SEPC Sealing by waterproof screen TES no / GCP PREPRUFE 300 R Geocomposite sealing Sealing by waterproof screen AFTES website 11/ SIPLAST FONDA GTX Surface drainage geocomposite Drainage AFTES website 02/ TERAGEOS Teradrain Drainage geocomposite Drainage AFTES website 02/ AFITEX ALVEOTUNNEL Drainage geocomposite Drainage AFTES website 02/ MB EUROPE SPI PHENE Upper surface sealing with prefabricated coated sheets (FPR) Sealing by waterproof screen AFTES website 02/ SIKA SIKAPROOF A Upper surface sealing geocomposite, pre-applied adherent Sealing by waterproof screen AFTES website 05/ SIKA SIKAPROOF P-12 Upper surface sealing geocomposite, post-applied adherent Sealing by waterproof screen AFTES website 05/ TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

120 INNOVATION POWERING SUSTAINABILITY DANS LA COMPOSITION DE TOUS LES BÉTONS, MORTIERS, ENDUITS ET CHAPES EN BASE DES LIANTS HYDRAULIQUES ROUTIERS OU GRAVES ROUTIÈRES EN FONDATIONS SPÉCIALES ET RENFORCEMENTS DE SOLS EN VALORISATION DES SÉDIMENTS CONTACTEZ-NOUS T +33 (0) E contact@ecocem.fr W Ecocem France SAS

121 Crédit image: «noord zuidlijn» by Flickr user Théa Sijtsma Graphisme : Primo&Primo

122 TYTRO Solutions pour Travaux Souterrains. BÉTON PROJETÉ FIBRÉ ÉTANCHÉITÉ INJECTIONS PROTECTION AU FEU Système complet d adjuvants et de renforcement Coût d installation optimisé Application en forte épaisseur en parois et en voûte Limitation des pertes par rebond Réduction du temps d indisponibilité Systèmes d étanchéité pré-appliquée et par projection Adhérence permanente et totale au béton Absence de migration latérale d eau Haute performance prouvée Facile à mettre en œuvre Gamme complète de résines pour la stabilisation des sols et le contrôle de l eau Résines d injection rapides, éprouvées et durables Application simple et réaction rapide Expertise reconnue et assistance technique sur site Un réseau d Applicateurs Qualifiés Revêtement pré-mélangé d application projetée Adhérence exceptionnelle Installation rapide et en forte épaisseur Haute résistance aux chocs gcpat.com Tel Copyright 2018 GCP Applied Technologies Inc. All rights reserved. CP

123 AGENDA/CALENDAR JUILLET juillet th GeoChina International Conference HANGZHOU, CHINE Civil Infrastructures Confronting Severe Weathers and Climate Changes : From Failure to Sustainability geochina2018.geoconf.org AÔUT août 2018 RILEM-week 2018 & SLD4 «4 th International Conference on Service Life Design for Infrastructures» CONMOD2018 «International symposium on Concrete Modelling» - DELFT, NLD SEPTEMBRE septembre 2018 ELECTRAMINING AFRICA 2018 JOHANNESBURG, Afrique du Sud BUSINESS FRANCE, VOTRE PARTE- NAIRE À L INTERNATIONAL septembre 2018 ESFSS 2018 : European Symposium on Fire Safety Science NANCY, FR septembre th International Conference on Geosynthetics 11ICG COEX, SEOUL, KOREE septembre 2018 ITS World congress 2018 COPENHAGEN, DNK septembre 2018 XIII IAEG Congress - Engineering Geology for a sustainable World SAN FRANCISCO, USA septembre Innotrans BERLIN, ALLEMAGNE OCTOBRE octobre 2018 FIVE Fires in vehicles Borås, SWE firesinvehicles.com 3-5 octobre 2018 Conférence internationale AIPCR sur l exploitation et la sécurité des tunnels routiers LYON, FR octobre th Geomechanics Colloquium & 11 th Austrian Tunnel Day on October 10 th SALZBURG, AT 16 octobre STT - JOURNÉE TECHNIQUE BRUXELLES, BE France Sans Tranchée Technologies octobre 2018 Congrès-exposition de la SIM CLERMONT-FERRAND, FR Société de l industrie minérale "Quelles ressources minérales avec quelles technologies pour le futur" 29 octobre au 3 novembre 2018 ARMS 10 th Asian Rock Mechanics Symposium - The ISRM International Symposium for 2018 SINGAPOUR, SG Mi-octobre 2018 Métros : Les Grands Projets à venir AFTES - LYON NOVEMBRE novembre th International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation, and Retrofitting (ICCRRR 2018) CAPE TOWN, ZA iccrrr.com Mi-novembre 2018 Les équipements périphériques des tunneliers AFTES - PARIS novembre 2018 Technical workshop OSR2G 2018 NANCY, FR Technical challenges of in situ stress measurements, (Les défis techniques des mesures de contraintes in situ) osr2g.sciencesconf.org mars 2019 RILEM International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) ROVINJ, HR avril 2019 BAUMA 2019 MUNICH, DE MARS 2019 AVRIL 2019 MAI mai 2019 World Tunnel Congress & 45th ITA- AITES General Assembly NAPLES, ITA "Tunnels and Underground Cities : Engineering and Innovation meet Archaeology, Architecture and Art" TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

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125 AGENDA/CALENDAR JUIN 2019 SEPTEMBRE 2019 OCTOBRE juin th International Conference Underground Construction PRAGUE, CZE juin 2019 Swiss Tunnel Congress LUCERNE, CH juin th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering (VII ICEGE) ROME, IT AOUT août th Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures - SMAR 2019 POTSDAM, DE 1 er -6 septembre ECSMGE th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering REYKJAVIK, ISL "Geotechnical Engineering, foundation of the future" septembre th International RILEM Symposium «Self-compacting concrete» (SCC9) and 2 nd International RILEM Conference «Rheology and Processing of Construction Materiel (RheoCon2) DRESDEN, DE tu-dresden.de septembre th International Congress on Rock Mechanics - ISRM IGASSU FALLS, BR Rock Mechanics for Natural Resources and Infrastructure Development octobre 2019 XXVI e Congrès mondial de la Route ABU DHABI, ARE MAI mai 2020 World Tunnel Congress & 46 th ITA-AITES General Assembly KUALA LUMPUR, MYS "Innovation and Sustainable Underground Serving Global Connectivity" Conférence internationale AIPCR: les places sont limitées - inscrivez-vous vite! L AIPCR, son Comité Exploitation des Tunnels Routiers et son Comité français, organisent du 3 au 5 octobre 2018, au Centre des Congrès de Lyon leur première «Conférence Internationale sur l Exploitation et la Sécurité des Tunnels Routiers». Cet évènement est organisé avec le concours de la Commission Européenne (DG Move), de ITA COSUF (ITA Committee on Operational Safety of Underground Facilities), du CETU (Centre d Études des Tunnels) et du GTFE (Groupe de Travail Francophone des Exploitants). Il est destiné aux maîtres d ouvrage, exploitants, services de secours, concepteurs, agents de sécurité et équipementiers. La conférence comportera deux jours de sessions techniques et de tables rondes, suivies par des visites optionnelles de tunnels de la région Auvergne-Rhône-Alpes. TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - N Avril/Mai/Juin

126 ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L ESPACE SOUTERRAIN ASSOCIATION FRANCAISE DES TUNNELS ET DE L ESPACE SOUTERRAIN Organisation nationale adhérente à l AITES Adhésion annuelle à l AFTES / AFTES Annual Membership Form BULLETIN D ADHÉSION À RETOURNER À / PLEASE COMPLETE AND SIGN THIS FORM AND SEND IT TO: AFTES - Sakina MOHAMED - 42 rue Boissière PARIS Adhérez à l AFTES / Join AFTES Membre Collectif Collective Member Membre Individuel Individual Member Membre Retraité (1) Retired Member (1) moins de 35 ans (1) - 35 years old (1) Etudiant (1) Student (1) (1) : Pour bénéficier de ce tarif, merci de nous communiquer un justificatif (copie de votre titre de retraite, carte d'étudiant ou carte nationale d'identité) (1) : To benefit from this rate, please send us a proof (copy of your pension receipt, student card or National Identity Card) La qualité de membre adhérent de l AFTES permet : Membership of AFTES allows to: TUNNELS & ESPACE SOUTERRAIN N 261 Juillet/Août/Septembre 2017 TUNNELS & ESPACE SOUTERRAIN ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L ESPACE SOUTERRAIN - de recevoir par an 4 numéros de la revue "Tunnels et Espace Souterrain" et "les recommandations selon l avancement des groupes de travail", chaque document en 3 exemplaires pour les Membres Collectifs et en 1 exemplaire pour les Membres Individuels, Retraité, les Moins de 35 ans et les Etudiants. receive 4 issues of «Tunnels et Espace Souterrain» (Tunnels and Underground Space) magazine and 2 to 4 Recommendations (in French and in English, separately), with each document in 3 copies for Collective Members and 1 copy for Individual Members, retired members, - 35 years old and Students. - l accès à l espace public et à l espace membre du site access to the public area and members area of the website. - le téléchargement illimité, libre et gratuit de la revue et des recommandations après publication. free, unlimited downloads of magazines and recommendations after publication - de participer aux groupes de travail, aux journées techniques et aux visites de chantiers gratuitement ou à un prix membre. take part in working groups, special technical days and attend site visits free of charge or at members price rate. Nom / Surname... Prénom / First name... Entreprise / Company (2)... Fonction / Position... Adresse / Address... Code Postal / Postal code... Ville / Town... Pays / Country... E.mail...Tel... Mob... (2) Dans le cas d une adhésion d un Membre Collectif, merci d indiquer le nom et l adresse du représentant de la société / If applying for Collective Membership, please state name and address of the company representative. REGLEMENT/PAYMENT: o Par virement bancaire (3) sur le compte LCL de l AFTES / By transfer to the AFTES bank account at LCL: Code banque/bank code Code agence/branch code Compte/Account RIB/Check digits H 33 IBAN / FR H33 - BIC / CRLYFRPP o Par chèque bancaire à l ordre de l AFTES / By cheque made out to AFTES (3) Joindre la copie du virement / Attach a copy of the proof of payment Date & Signature Résiliation / Termination L adhésion est valable sur du 1 er janvier au 31 décembre. Elle se renouvelle par tacite reconduction et peut se résilier en janvier, sur simple demande à : aftes@aftes.fr Membership is valid from 1 st January to 31 st December. It is automatically renewed by tacit agreement and can be cancelled in January by simple request to aftes@aftes.fr &

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