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Infrastructures – Lyon-Turin : le percement du premier tronçon français avance

22 novembre 2017
<span>Infrastructures</span> – Lyon-Turin : le percement du premier tronçon français avance

Entre la descenderie de Saint-Martin-de-la-Porte et celle de La Praz, la construction du premier maillon français du tube sud de la future liaison ferroviaire Lyon-Turin bat son plein L’excavation de cette galerie de reconnaissance a été confiée à un groupement piloté par Spie Batignolles TPCI et géré par Eiffage Génie Civil avec trois autres chantiers de creusement de tunnels. Des travaux souterrains de grande envergure.

 Longue de près de 9 km, la galerie de reconnaissance de permet de tester différentes méthodes d’excavation dans un terrain déstructuré qui se referme au passage du tunnelier. Les premiers kilomètres ont permis d’adapter la machine et la technique de forage à ces phénomènes de convergences. Baptisée Federica, cette machine de 138 m de long (NFM Technologies) excave un massif gréseux sur un diamètre de 11,26 m et sur un tracé en légère pente montante (0,65 %).

Au total, elle posera 5 824 anneaux en béton de 60t. Ces anneaux de 9,90 m de diamètre intérieur et de 10,80 m de diamètre extérieur sont composés de 7 voussoirs de 1,50 m de long et de 45 cm d’épaisseur, d’une clé de voûte et d’un voussoir de radier.

Deux foreuses sont montées à l’avant, elles permettent d’effectuer des sondages destructifs jusqu’à 200 m et des carottages jusqu’à 50 m à l’avancement à travers la jupe de la machine, d’analyser la nature du terrain et d’adapter la méthode de percement. Les déblais (850 000 m3) sont évacués vers la surface et dirigés vers deux stocks définitifs et deux provisoires grâce à un convoyeur qui atteindra 14 km de long en fin de chantier.

Traversée d’une faille charbonneuse

Le percement de la galerie a débuté en octobre 2016. A la mi-décembre suivant, après avoir excavé 300 m de terrain et posé 200 anneaux, Federica est arrivée à la hauteur d’une faille de schiste charbonneux de 15 m de long, une mélasse de charbon et d’eau dans laquelle elle s’est embourbée. Quinze fois plus important que prévu, le volume de matériau a commencé par engorger la bande transporteuse, freinant puis stoppant pendant trois mois la progression de la machine en reportant les efforts du terrain sur les derniers anneaux posés.

Des injections de résine et de mousses expansives ont été réalisées à travers la jupe et le bouclier du tunnelier en partie haute et basse de la galerie pour restructurer le front ou redonner une cohésion aux déblais et permettre ainsi la reprise de l’excavation. Pour éviter toute déformation de l’ouvrage pendant l’arrêt de la foreuse, les anneaux ont été renforcés avec des cintres lourds (type HEB 180 et 240). Plus de 300 mètres de sondages carottés ont également été effectués à la périphérie et à l’avant du tunnelier. La roue de coupe du tunnelier a également été modifiée.

Pour limiter l’afflux de déblais, des tôles ont été soudées sur les bras de la machine de manière à en réduire le taux d’ouverture de 8 à 4,5 %, détaille Calogero Acquista, responsable du tunnelier de Ghella. La machine est repartie le 28 février puis s’est remise en cadence en avril-mai. Les sondages à front ont révélé la présence de nouvelles failles, une géologie du même type a même été rencontrée en août, mais Federica a poursuivi son périple souterrain sans problème.

Aujourd’hui, le tunnelier progresse de 10 à 22 m par jour, selon le terrain. Lors de notre passage sur le chantier le 27 octobre, il avait déjà parcouru 1 992 m et posé 1 323 anneaux. En novembre 2017, Federica s’arrêtera pour maintenance, avant de redémarrer début janvier. La fin du percement est prévue pour la fin du premier trimestre 2019, indique Xavier Abad, directeur de travaux de Spie Batignolles TPCI. Une coque en béton armé de 50 cm d’épaisseur sera coulée ensuite avec un coffrage glissant à l’intérieur du tube formé par les anneaux.

 Forages traditionnels

Construite entre 2003 et 2009 à 695 m d’altitude, la descenderie de Saint-Martin-la-Porte (2 400 m) rejoint en pente (8 %) le niveau du futur tunnel situé 80 m plus bas. Le groupement piloté par Spie Batignolles TPCI a aménagé le pied de cette descenderie de Saint-Martin-la-Porte entre janvier 2015 et février 2016.

Réalisée à l’explosif, la première partie des travaux a consisté à excaver une amorce de 81 m de long à 500 m de l’entrée de la descenderie en vue de percer une galerie de reconnaissance complémentaire, un rameau destiné au passage de la bande-transporteuse chargée d’évacuer les déblais, ainsi qu’une chambre de montage du tunnelier de 45 m de long sur 23 m de largeur culminant à 24 m.

Achevée de creuser en mai avec le système Morse (production d’une émulsion explosive sur le front de taille), cette galerie de reconnaissance complémentaire de 1,8 km descend elle aussi en pente (5,5 %) vers le tube sud en contournant le front houiller. A la mi-juillet dernier, les entreprises ont ouvert deux fronts d’attaque sur le tube vers l’est, en direction Turin, et vers l’ouest, en direction de Saint-Jean-de-Maurienne.

Côté Est, une galerie d’1,3 km de grande section (130 m²) est actuellement en cours de percement. Elle vise à reconnaître et à traverser le front houiller. Composé de grés, de schistes, d’argilite et de veines de charbon, ce front hétérogène se distingue par des phénomènes de convergence ou de refermement du terrain.

Jumbos connectés

Le creusement a débuté à l’explosif mais le terrain a nécessité ensuite une excavation à attaque ponctuelle. Des Jumbos de foration le confortent avec des boulons auto-forants puis l’excavent en mettant en place trois types de soutènement : souple à front avec l’installation de cintres automatiques dépliables munis de treillis soudés, semi-rigide en amont puis rigide pour bénéficier des convergences et obtenir un gabarit de 7 m de diamètre intérieur. Innovation, l’utilisation de boulonneurs à haut rendement – 10 de 38 mm de diamètre et de 8 m de long mis en place en une heure. Des sondages et des carottages (sur une centaine de mètres) sont effectués à l’avancement pour anticiper les excavations à venir. 149 m de galerie avait été creusé le 27 octobre, la totalité du linéaire devant l’être en 2021.

Les Jumbos robotisés sont reliés à une connexion Wifi et piloté à distance à partir d’un ordinateur équipé d’un logiciel développé par Sandvik (I-Sure). Grâce à cette technologie, le conducteur de travaux transmet par internet le plan de tir aux Jumbos en sélectionnant les différents trous de la volée sur un écran tactile. Il suit l’évolution des engins en temps réel et collecte et archive différentes que les géotechniciens analysent analyse pour adapter le plan de foration ou les modes de soutènement.

Eux aussi supervisés par Wifi, des robots noient les soutènements dans le béton. En dépit des gains de temps procurés par ces techniques, la progression, compliquée par les arrivées d’eau, est assez lente : 1 m par jour, contre 4 m dans la descenderie de 1,8 km. Le pied de celle de La Praz a été aménagé quant à lui en janvier 2016 Une galerie de liaison de 168 m (75 m² de section) rejoignant le tube Sud a été excavée à l’explosif. C’est au débouché de cette galerie que la chambre de démontage du tunnelier (30 m de long sur 23 de large et 24 m de haut) a été creusée entre mars et octobre dernier.

J.D

Crédits photos : Spie Batignolles TPCI-Eiffage Génie Civil