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Comment les ingénieurs auscultent le Grand Paris souterrain
A Cachan, à l'emplacement de la future gare du Grand Paris Express, un puits d'essai et de reconnaissance des sols a été creusé. - © © Gérard Rollando

Comment les ingénieurs auscultent le Grand Paris souterrain

Bernard Reinteau |  le 16/11/2017  |  TransportTechniqueParisConception réalisationTransports mécaniques

La construction des dizaines de kilomètres de métro et de RER du futur Grand Paris Express dans un délai court met les ingénieurs dans l'obligation de valider précisément leurs connaissances sur les sites et les techniques de construction.

Projet d’ampleur, le « Grand Paris Express » est devenu un terrain d’innovations et d’expérimentations pour les professionnels des travaux souterrains. À l’occasion du Congrès de l’Aftes qui s’est tenu au palais des congrès de la Porte Maillot, à Paris, du 13 au 15 novembre, plusieurs conférences ont donné la parole aux techniciens et scientifiques qui s’impliquent dans ce projet.

Emmanuel Égal, du bureau d’études Egis, a décrit les nouvelles méthodes pour anticiper la présence de cavités naturelles ou entropiques dans la région nord-est de Paris, où la future ligne 16 du métro doit conduire de Noisy-le-Grand au Carrefour Pleyel. La zone allant de Sevran à Clichy est connue pour la présence de marnes, de caillasses et de gypse en sous-sol – d’ailleurs, de grands fournisseurs de matériaux à base de plâtre y sont installés depuis des décennies.

Connaître les sols avec précision

Les risques liés à ces couches géologiques ont demandé de déployer des moyens précis pour reprendre et affiner les données accumulées du sol durant les années 70 et 80. Il s’agit principalement de carottages effectués dans des zones connues pour leur déstructuration, mais aussi de reconnaissances précises par sondages destructifs selon un maillage de 70 m, de diagraphies (évaluations graphiques des cavités), d'observation par caméras optiques et de mesure de la radioactivité (Gamma-Rey).

Ces campagnes ont confirmé l’existence, entre Chelles et Livry-Gargan, d’une zone de gypse, puis de dissolutions irrégulières, avec des vides francs à une profondeur de 15 à 23 m, ce qui gêne le percement.

Autre point sensible : la butte de Clichy. Si le versant sud ne présente pas de zones déstructurées, celui au nord est réputé pour la présence de cavités protégés par des marnes et du gypse. Emmanuel Égal a exploité la technique permettant de visualiser précisément ces couches altérées de manière extrêmement précise.

Évaluer les risques à chaque étape

Ingénieur chez Egis Tunnels, Alberto Puliti a présenté la complexité de la conception du génie civil au départ de ligne Éole vers l’ouest parisien, depuis l’actuel terminus Saint-Lazare/Haussmann. Cette ligne E cohabite dans un sous-sol hyper encombré avec, principalement, les lignes 3 et 13 du métro mais aussi la ligne A du RER. Pour réaliser le creusement de l’entonnement vers l’ouest, la nappe au-dessus de l’ouvrage est rabattue de 20 m, sous le radier… tout en maîtrisant un tassement des sols supportant les immeubles de moins de 20 mm ! Des opérations qui obligent à traiter les sols par injections, à poser des soutènements lourds et à bétonner à l’avancement. Toutes opérations étant préalablement conçues, dessinées et calculées en trois dimensions pour offrir une géométrie précise des chambres et des secteurs avoisinants. Cette démarche a d’ailleurs été menée depuis l’avant-projet, puis à chaque étape jusqu’aux chantiers.

Étancher les sols les plus difficiles

Pour réaliser un puits de ventilation de la ligne de tramway T3a à Boulogne-Billancourt dans un sol de craie altérée, très pâteux et dans la nappe, Martin Cahn, du cabinet Geos Ingénieurs Conseils, a travaillé sur la conception d’une construction en paroi moulée de béton de 80 cm d’épaisseur, de 49,2 m de profondeur et de 9,8 m de diamètre. Pour éviter les infiltrations, le sol alentour a été traité par « jet grounting », c’est-à-dire par l’injection d’un coulis de béton dans le sol via une buse rotative. La résistance globale du mélange n’a pas atteint le niveau espéré en raison de la mauvaise qualité du sol initial. Cependant le sol injecté retient nettement l’eau de la nappe : le débit dans les parties traitées est abattu de 2 m3/h à 20 l/h ! Ce travail sur la craie injectée se poursuit.

Autre thématique, celle de l’exploitation des déchets ? Que faire des 43 millions de tonnes de déblais qui seront extraits des chantiers du Grand Paris Express ? Isabelle Moulin, de Setec, s’est penché sur le cas particulier des sables de Beauchamp qui constituent 8 Mt de matériaux ; ils seraient susceptibles d’être incorporés dans des bétons. Mais en réalité, ils peuvent contenir des sulfates, des sulfures de sulfate, des cristaux de gypse. Autant de composés qui peuvent faire gonfler les bétons, accélérer la corrosion... Même après tamisage ou séparation avec un filtre hydrocyclone, les fractions fines ou sableuses en contiennent encore. D’autres méthodes de valorisation seront menées pour éviter la mise en décharge et favoriser le réemploi.

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