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Grand Paris Express : des mesures inédites de l'impact des tunneliers sur les fondations du bâti environnant
Le tunnelier de la ligne 16 Armelle est arrivé à Aulnay-sous-Bois (93) - © Société du Grand Paris
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Grand Paris Express : des mesures inédites de l'impact des tunneliers sur les fondations du bâti environnant

Emmanuelle Picaud |  le 09/07/2020  |  InfrastructuresGrand Paris ExpressIle-de-FranceSeine-Saint-DenisInnovation

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Le projet TULIP, qui vise à mieux comprendre l'impact du passage des tunneliers sur les fondations des bâtiments, a pris ses quartiers à Aulnay-sous-Bois.

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Le tunnelier de la ligne 16 Armelle est arrivé à Aulnay-sous-Bois (93)

© Société du Grand Paris

Le tunnelier Armelle de la ligne 16 est arrivé au niveau du site le 2 juillet. Il doit le quitter autour du 9 juillet, pour ensuite poursuivre son parcours jusqu’au Blanc-Mesnil, où il est attendu pour le dernier trimestre 2020.

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Amoncellement de poutres métalliques

© Société du Grand Paris_Leticia Pontual

Sur le site de tests, des poutres métalliques ont été amoncelées afin de simuler une charge de 240 t, similaire à celle exercée par un bâtiment.

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Des vérins instrumentés

© Société du Grand Paris_Leticia Pontual

Pour supporter les installations de plus de 240 t, des vérins ont été utilisés.

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Comparer les modèles

© Société du Grand Paris_Leticia Pontual

Les données collectées seront ensuite comparées à plusieurs modèles prédictifs de comportements des tunneliers afin d’affiner les connaissances acquises dans ce domaine.

Depuis plusieurs mois, les scientifiques du projet TULIP (« tunneliers et limitation des impacts sur les pieux ») sondent le sous-sol d’Aulnay-sous-Bois (93).

Le tunnelier Armelle de la ligne 16 est arrivé au niveau du site le 2 juillet. Il doit le quitter autour du 9 juillet, pour ensuite poursuivre son parcours jusqu’au Blanc-Mesnil, où il est attendu pour le dernier trimestre 2020.

D’ici la fin de la semaine, les équipes auront récolté un très grand nombre de données suite à son passage. Le creusement opéré par l’une de ces machines reste un phénomène rarement observé dans le monde, alors que l’impact des tunneliers sur leur environnement proche gagnerait à être davantage connu, en particulier en zone urbaine dense.

Le passage d’un mastodonte de plusieurs milliers de tonnes génère en effet des déformations et des vibrations des terrains, phénomènes qui peuvent en particulier endommager les fondations sur lesquelles reposent les bâtiments avoisinants.

 

Dispositif exceptionnel

 

Sur le site d’Aulnay-sous-Bois, un dispositif spécifique a été pensé pour accueillir le passage du tunnelier Armelle. Trois pieux de mesure instrumentés de capteurs ont été installés au sous-sol, dans l’axe du tunnel : l’un au-dessus, et deux autres de part et d’autre, à deux mètres de distance. En surface, des poutres métalliques ont été empilées afin de simuler une charge de 240 t, équivalente à celle exercée par un bâtiment.

En complément, des théodolites ou cibles topographiques ont été placés un peu partout aux alentours de la zone de tests. « Nous avons commencé à observer les comportements des terrains et les pieux instrumentés en février 2020. Nous continuerons encore 40 jours après le passage d’Armelle. Ce laps de temps important s’explique par la difficulté des mesures que nous effectuons, car nous visons une précision de l’ordre de 0,3 mm », précise Charles Kreziak, référent génie civil pour la ligne 16 à la Société du Grand Paris.

 

Phénomènes déjà étudiés

 

Ce type de phénomène a déjà été étudié il y a une dizaine d’années sur des chantiers européens, en particulier en Hollande et en Angleterre. Toutefois, les zones visées étaient moins denses que celle d’Aulnay-sous-Bois, et les sols de nature géologique différente.

A l’époque, dans les années 2000, les résultats des études internationales préconisaient que lorsqu’un tunnelier traversait un terrain, ses avoisinants devaient être situés à une distance deux fois plus importante que le diamètre du tunnel qu’il creusait, ce qui revient à une distance de 18 m dans le cas du Grand Paris Express. Depuis, ces recommandations ont évolué vers des distances plus faibles : de l’ordre de 0,5 fois le diamètre du tunnel, soit 4,5 m environ dans le cas de la ligne 16. 

Sans ces changements, le Grand Paris Express n'aurait peut-être pas pu voir le jour. En effet, la règle des 18 m aurait été impossible à respecter dans une zone dense comme celle de la métropole, où 3400 avoisinants ont été répertoriés rien que dans la zone d’influence géotechnique de la ligne de la ligne 16.

En outre, parmi des 3400 avoisinants, 300 bâtiments reposent sur des fondations profondes (pieux, micropieux, etc.) susceptibles d’être déformés par le passage d’un tunnelier, et soixante d’entre eux sont situés en plan à moins de 10 m de l’axe du tunnel.

 

Alimenter la littérature scientifique

 

« Même si des avancées notables ont été réalisées ces dernières décennies, la prévision de l’impact du creusement au tunnelier sur les fondations profondes des ouvrages avoisinants reste complexe et peut encore être améliorée et optimisée. Qui plus est, ce sujet monte en puissance ces dernières années avec la multiplication des chantiers ferroviaires situés en zone dense. L’objet du projet TULIP est d’améliorer l’état actuel des connaissances mondiales dans ce domaine », assure Charles Kreziak.

Les données collectées seront ensuite comparées à plusieurs modèles prédictifs de comportements des tunneliers afin d’affiner ces derniers. A terme, cette expérience devrait non seulement alimenter les littératures scientifiques déjà disponibles sur le sujet au niveau international, mais aussi aider à la planification des futures lignes de métro 15 ouest et 18, qui seront, elles aussi, situées en zone urbaine dense, et dont les chantiers n’ont pas encore démarré.

 

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