N° 242 - Mars/A vril 2014

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ElkuchCITY.Traffi cthe Total Contractor forTailor-made Tunnel Door

Solutions

Safe. Durable.Custom-made Solutions for Safety Doors in the Railway and Road Tunnel ConstructionThe impressive lane-change doors in the Gotthard Base Tunnel have to withstand enormous pressure variations, and have to meet ultimate requirements in safety and durability.Once this 57 km long world record tunnel is in operation, over 700 doors manufactured by Elkuch Bator will ensure the safety of man and goods.For Your Own Safety - Elkuch Bator. Swiss Made.

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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 81

SOMMAIRE/SUMMARY

EDITORIAL 83

AFTES INFO 84

INTERVIEW 90SØREN DEGN ESKESEN , Président de l’Association Internationale des Tunnels et de l’Espace Souterrain (AITES)President of the International Tunnelling Association (ITA)

ESPACE SOUTERRAIN / -------------UNDERGROUND SPACE 171

Concours d’idées : « espace souterrain et urbanité : quels projets pour demain ? »Call for ideas : “underground space and urbanity: projects for the future”

CHANTIERS / WORKSITES 173Sécurité sur tous les fronts dans le Tunnel du FréjusMartin Beth, Arnaud PrusakSafety on all fronts in the Fréjus Tunnel

LES MARDIS DE L’AFTES /AFTES TUESDAY LECTURES 179

Compte rendu de conférences sur les gares du Grand Paris Jean PiraudReport on talks about stations for the Grand Paris project

VISITE DE CHANTIER / SITE VISIT 184L’AFTES visite MontabertAlain MercusotThe AFTES visits the Montabert company

ASSOCIATIONS SŒURS / ABTUSPARTNER ASSOCIATIONS 186

Mesures PhotoPAQ dans le tunnel Léopold II à BruxellesAnne Beeldens, Elia Boonen PhotoPAQ measurements in the Leopold II tunnel in Brussels

AGENDA 191 Congrès, Colloques, journées détudesTechnical events

ORGANE OFFICIEL DE L’ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELS ET DE L’ESPACE SOUTERRAINOFFICIAL ORGAN OF THE FRENCH TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE ASSOCIATION

Revue bimestrielle n° 242Bi-monthly magazine

Mars/Avril 2014

Dépôt légal 1 er semestre 2014

AFTES15, rue de la Fontaine au Roi

75011 PARISTél. : +33 (0)1 44 58 27 43

www.aftes.asso.fr

© Photo : Jean-François Mauboussin

Les articles signés n’engagent que la responsabilité de leur auteur. Tous 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.

RECOMMANDATION DU GT24 DE L’AFTES / RECOMMENDATION OF AFTES’ WG24 94

Reconnaissances à l’avancement pour les tunneliersForward probing ahead of tunnel boring machines


EDITORIAL

WTC 2017 in Paris !ien qu’y figurent plusieurs rubriques classiques, cette édition de Tunnels et

Espace Souterrain est exceptionnelle à trois titres.

D’abord, y est publiée l’interview de Søren Degn Eskesen, président de l’AITES (*)

qui nous dresse le bilan de ses activités au cours des dix premiers mois de son

mandat et trace les grandes lignes de son action, en particulier en matière de

formation auprès des nations-membres récentes.

Ensuite, on y trouve la Recommandation du GT 24 sur les reconnaissances

géotechniques applicables aux méthodes mécanisées mettant en œuvre un

tunnelier. On notera que cette Recommandation est publiée exactement dix ans

après la première publication du GT24 sur l’apport des techniques pétrolières

et minières de forage et diagraphie : belle continuité !

Enfin, ce numéro sera distribué aux participants de la 40ème Assemblée Générale

de l’AITES qui se tiendra du 9 au 15 mai prochain à Iguassu (Brésil) et au cours

de laquelle sera élue la ville organisatrice du Congrès mondial des Tunnels

WTC 2017. Comme le suggère la page de couverture, l’AFTES y présente pour

la première fois la candidature de Paris ; nos concurrents sont la Norvège et

les Pays-Bas qui ont déjà organisé chacun deux WTC (Oslo en 1974 et 1999 et

Amsterdam en 1993 et 2003); d’aucuns pourraient y voir un signe positif même

si nos amis sont des concurrents solides ! Nous fondons d’autant plus d’espoir

dans la désignation de Paris que notre dossier de candidature, longuement

et soigneusement préparé par une équipe expérimentée, est à la fois original

et très complet. Il est évident qu’un succès à cette élection serait, pour les

prochaines années, un formidable facteur de stimulation des activités de

l’AFTES dans tous les domaines.

Chers Lecteurs, croisez les doigts avec nous !

Bonne lecture !

hough several of its sections will be familiar mainstays to readers, this edition of Tunnels and Underground Space is

exceptional in three ways.

First of all, it includes an interview with Søren Degn Eskesen, President of ITA (*), in which he takes stock of the association’s activities over the first ten months of his term and goes back over the main lines of his action, in particular training for recent Member States.

Then there is WG24’s Recommendation on geotechnical surveys applicable to mechanised methods involving a TBM. Note that this Recommendation is coming out exactly ten years after WG24’s first publication on the contribution of drilling and logging techniques used in the oil and mining industries: that’s continuity for you!

Last but not least, this issue will be provided to participants of AITES’ 40th General Assembly, set to take place next 9-15 May in Iguassu (Brazil), and during which the organising city for World Tunnels Congress 2017 will be elected. As the cover page suggests, AFTES will be pitching Paris as candidate city there for the first time; our competitors are Norway and the Netherlands, both of which have already organized two WTCs each (Oslo in 1974 and 1999, and Amsterdam in 1993 and 2003); some would see this as a positive sign, though our friends are strong competitors! We are all the more hopeful about Paris’ chances as our bid book, prepared carefully and painstakingly by an experienced team, is both origi-nal and thorough. Clearly, a successful bid would be a powerful driver in the years to come, stimulating AFTES activity in all areas.

Keep your fingers crossed for us, dear Readers!

And enjoy this edition!

Maurice Guillaud, Rédacteur en chef / Editor

Directeur de publication : Yann LEBLAIS - Rédacteur en chef : Maurice GUILLAUD - Comité de rédaction : Nicole BAJARD, CETU / Rédactrice du site AFTES - Anne BRISSAUD, Responsable

communication NFM Technologies - Didier DE BRUYN, Vice-Président ABTUS - Michel DUCROT, Eiffage TP - Pierre DUFFAUT, Ingénieur-conseil - Denis FABRE, professeur CNAM - Bernard FALCONNAT,

Ingénieur-conseil - Jean-Paul GODARD, Cadre de direction honoraire RATP - Jean-Bernard KAzMIERCzAK, Inéris - Benjamin LECOMTE, VINCI Construction - Alain MERCUSOT, CETU / Secrétaire Général

AFTES - Gilles PARADIS, SNCF IGOA Tunnels - Jean PIRAUD, Antéa - Patrick RAMOND, Razel-Bec - Patrice SALVAUDON, Expert judiciaire - François VALIN, Comité MEP, AFTES - Michèle VARJABEDIAN,

Systra - AFTES - Siège social : AFTES - 15, rue de la Fontaine au Roi - 75011 PARIS - Tél. : +33 (0)1 44 58 27 43 - [email protected] - Adhésion : Secrétariat AFTES : Sakina MOHAMED

Site Web : www.aftes.asso.fr - Edition Spécifique : 33, place Décurel - F 69760 LIMONEST - Maquette : Estelle PORCHET - Publicité : Catherine JOLIVET - [email protected]

Tél. : 33 (0)4 37 91 69 50 - Télécopie : 33 (0)4 37 91 69 59 - Abonnement : [email protected]

B T

(*) Association Internationale des Tunnels et de l’Espace Souterrain / International Tunnelling and Underground Space Association

TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 84

AFTES INFO

Dernière minute / Latest news

Ile-de-France

Budget en baisse. Le Conseil d’administration de l’Agence de Financement des Infrastructures de Transport Françaises (AFITF) a voté un budget de 1,8 mil-liard d’euros pour l’année 2014, celui de 2013 était de 2,21 milliards d’euros. La priorité sera donnée à la maintenance et à l’amélioration du réseau existant, le budget dévolu aux nou-velles infrastructures étant limité à 646 millions d’euros. Dans les projets prioritaires, figure notamment la galerie de reconnaissance de 9 km de long de Saint Martin La Porte-La Praz pour le futur tunnel de base du Lyon-Turin, dont l’excavation devrait débuter cette année.

Budget reduction. The Board of Directors of the French Transport Infrastructures Finance Agency (Conseil d’adminis-tration de l’Agence de Financement des Infrastruc-tures de Transport Françaises (AFITF)) has voted a budget of 1.8 billion euros for 2014, whilst that for 2013 was 2.21 billion euros. Priority shall be given to the maintenance and improvement of the existing

network, with the budget devoted to new infrastruc-tures topping out at 646 million euros. Among the priority project figures, is notably the Saint Martin La Porte-La Praz 9 km long reconnaissance tunnel for the future Lyons-Turin tunnel base, the excava-tion of which should commence this year.

Nouveau tunnel au CERN ? Le CERN, le Centre Européen pour la Recherche Nucléaire, prévoit de réaliser une étude de faisa-bilité pour un nouveau collisionneur qui devrait être sept fois plus puissant que le LHC termi-né en 2008. Des chercheurs européens se sont réunis à Genève du 11 au 13 février dernier pour discuter des sujets d’études et définir la base des collaborations internationales pour un collisionneur circulaire souterrain (FCC) de 80 à 100 km. Une étude de conception devrait être prête en 2019.

A new tunnel at the CERN ? The CERN, the European Centre for Nuclear Research (Centre Européen pour la Recherche

Nucléaire) is planning to carry out a feasibility study into a new Large Hadron Collider which is to be seven times more powerful than the LHC completed in 2008. European researchers met in Geneva from 11 to 13 February this year to dis-cuss the subjects to study and define the basis for international cooperation for a future circular under-ground collider (FCC) of between 80 and 100 km. A design study should be ready by 2019.

Études pour l’extension de la ligne 11 du métro parisien. Le groupement SYSTRA / ARTELIA VILLE ET TRANSPORT RICHEZ & ASSOCIES a obtenu le contrat de maîtrise d’œuvre d’une section de 3 km de l’extension de 6 km de la ligne 11 du métro entre Mairie des Lilas et Rosny. Les études concernent une section qui sera excavée au tunnelier, ainsi que la section de raccordement avec la ligne actuelle. Les travaux de construction devraient débuter à la fin de l’année.

Avancement du Grand Paris Express.

La Commission d’enquête publique a donné son feu vert pour la construction de la première section du projet Grand Paris Express consistant en une ligne de métro de 33 km entre Noisy Champs et Pont de Sèvres. Elle a émis deux ré-serves concernant les risques de mouvements de terrain causés par la construction et le bruit pendant l’exploitation. La société du Grand Paris en charge du projet a annoncé que des études complémentaires allaient être menées pour

Studies into the extension of the Paris Metro line 11. The JV SYSTRA / ARTELIA VILLE ET TRANSPORT RICHEZ & ASSOCIES has won the contract for the engineering of a 3 km long section of the 6 km extension to Metro line 11 between Mairie des Lilas and Rosny. The studies involve a section which will be excavated by a TBM, and also the section linking up with the current line. The construction work is scheduled to begin at the end of the year.


AFTES INFO

France

évaluer ces problèmes. Les travaux de cette première section devraient durer 5 ans. D’autre part, la société du Grand Paris a pu-blié un appel d’offres pour la réalisation des études d’une section de 14 km du métro du Grand Paris entre la station Olympiades et l’aéroport d’Orly. Il s’agira d’une extension de la ligne 14, comprenant 7 stations, vers le site de maintenance de Morangis proche de l’aéroport d’Orly (le terminus Sud de la ligne 14 est actuellement à Olympiades). Les travaux seraient réalisés au tunnelier.

Progress in the Grand Paris Express. The Public Inquiry Commission has given the go-ahead for the construction of the first section of the Grand Paris Express project consisting of a 33 km Metro line between Noisy Champs and Pont de Sèvres. It has expressed two reserves concerning the risks of ground movements caused by the construction and the noise during operations. The Grand Paris Board responsible for the project has stated that addi-tional studies are to be carried out in order to assess these problems. The work on the first section should take 5 years. Moreover, the Grand Paris Board has issued a call to tender for a design study of a 14 km section of the Grand Paris Metro between the Olympiades station and Orly Airport. This involves an extension to line 14, including 7 stations, up to the Morangis maintenance site close to Orly Airport (the line 14 South terminus is currently at Olympiades). The work shall be carried out using a TBM.

Attribution pour l’extension de la ligne 14. Le groupement Eiffage TP / Razel-Bec a obtenu le contrat du lot T1 de l’extension de la ligne n°14 du métro parisien. Les travaux comprennent un tunnel de 3,6 km entre Saint Lazare et Clichy-Saint-Ouen, qui sera creusé au tunnelier, ainsi que deux stations à Pont Cardinet et Porte de Clichy; ils devraient débuter fin juin. Le montant du contrat est de 219 millions d’euros. Le lot T2 concerne une section de 2,2 km entre Clichy-Saint-Ouen et Pleyel comprenant la station Mairie de Saint Ouen.

Contract award for the extension to line 14. The Eiffage TP / Razel-Bec Joint Venture has won the contract for lot T1 for the extension of the Paris Metro line 14. The works consist of a 3.6 km tunnel between Saint Lazare and Clichy-Saint-Ouen, which will be dug with a TBM, and two stations at Pont Cardinet and Porte de Clichy; work should begin end of June. The total contract is worth 219 million euros. Lot T2 is for a 2.2 km section between Clichy-Saint-Ouen and Pleyel taking in the Mairie de Saint Ouen station.

Approbation des études de l’extension Ouest du RER E. Le Conseil d’administration du Syndicat des Transports d’Île de France (STIF) a approuvé le projet préliminaire de l’extension de la ligne E du RER. Le projet comprend la remise à niveau de 47 km de ligne entre Mantes la Jolie et La Défense et la construction d’un tunnel de 8 km entre la gare d’Hausmann St Lazare et La Dé-fense. Le coût total du projet est estimé à 1,38 milliard d’euros pour une mise en service prévue entre 2020 et 2022.

Approval of the studies into the west-side extension to the RER E line. The Ile de France Transport Association Board of Directors (Conseil d’administration du Syndicat des Transports d’Île de France (STIF)) has approved a draft project for the extension of the RER E line. The project includes upgrading of the 47 km of the line between Mantes la Jolie and La Défense and the construction of an 8 km tunnel between the St Lazare station and La Défense. The total cost of the project is estimated at 1.38 billion euros for putting into service between 2020 and 2022.

Le tunnel du Semnoz. Le Conseil général de Haute Savoie et la Communauté d’agglomération d’An-necy ont annoncé qu’ils allaient financer la construction du tunnel sous le Semnoz de 2,8 km permettant de désengorger la RD 1508 en bordure du lac d’Annecy. Les études préliminaires avaient été réalisées en 2010 par le groupement Ingerop / Geos / Stratorial Finances / Cabinet Bues. Le coût des travaux de construction du tunnel est estimé à 130 millions d’euros, plus 84 millions pour ses accès.

The Tunnel du Semnoz. The Haute Savoir General Council and the Greater Annecy Community (Conseil général de Haute Savoie et la Communauté d’agglomération d’Annecy) have announced that they are to finance the construction of the 2.8 km tunnel under the Semnoz which is to free up traffic on the RD 1508 along the banks of the Lac d’Annecy. Preliminary studies were carried out in 2010 by the Ingerop / Geos / Stratorial Finances / Cabinet Bues group. The cost of the tunnel construction work is estimated at 130 million euros, plus 84 million for its accesses.


AFTES INFO

France Rénovation du tunnel du Chat. La rénovation du tunnel du Chat, de 1488 m de long sur la route entre Ambérieu en Bugey et Chambéry en Savoie, devrait démarrer l’année prochaine. Les tra-vaux comprennent la construction d’une galerie de se-cours parallèle au tunnel existant, qui sera également utilisée pour les piétons et les cyclistes. De plus, quatre rameaux d’interconnexion seront construits et la ven-tilation et l’éclairage du tunnel, inauguré en 1932, se-ront remplacés. Pendant les deux premières années des travaux, le tunnel du Chat restera en service, puis en 2017 il sera fermé pour une période de 7 mois. Le montant des travaux est estimé à 40 millions d’euros.

Renovation of the Tunnel du Chat.Renovation of the Tunnel du Chat, 1488 m long, on the road between Ambérieu en Bugey and Chambéry in Sa-voie, should commence next year. The work includes the construction of an emergency tunnel parallel to the existing tunnel, which is also for use by pedestrians and cyclists. In addition, four interlinks are to be built and the ventilation and lighting of the tunnel, inaugurated in 1932, are to be replaced. During the first two years of the work, the Tunnel du Chat will remain in service, then in 2017 will be closed for a period of 7 months. The total amount for the work is estimated at 40 million euros.

Avancement du projet A45. Le Ministre des Transports, M. Frédéric Cuvillier, a annoncé que les docu-ments d’appel d’offres avaient été remis aux 3 groupements préqualifiés pour la concession de l’autoroute A45. Les entreprises ont jusqu’au mois de septembre pour présenter leur offre pour ce projet de 48 km qui comprendra la construction de 4,2 km de viaducs et de 4 tunnels: Crêt Aré (1400 m), Bruyères (1100 m), Lavoué (600 m) et Mouille (600 m). Le coût total de la concession est estimé à 1 milliard d’euros, dont environ 50% sont destinés à la construction des viaducs et des tunnels. Le contrat devrait être attribué en 2015.

A45 project progress.The Minister of Transport, Mr Frédéric Cuvillier, has announced that the call to tender documents have been submitted to the 3 pre-qualifying groups for the A45 motorway concession. The contractors have until September to submit their offers for this 48 km project which will include the construction of 4.2 km viaducts and 4 tunnels: Crêt Aré (1400 m), Bruyères (1100 m), Lavoué (600 m) and Mouille (600 m). The total cost of the concession is estimated at 1 billion euros, of which 50% are destined for the construction of the viaducts and tunnels. The contract should be awarded in 2015.

Attributions à Rennes. Le groupement Legendre Genie Civil / Angevin a obtenu le contrat du lot 2 de construction de la ligne B du métro de Rennes. Ce contrat correspond à la réalisation d’une tranchée couverte de 1,5 km en parois moulées de la

section Sud-Ouest entre le Garage Atelier et La Maltière. D’autre part, le contrat de construction du lot 3 a été attribué au groupement Demathieu et Bard / ETPO. Les travaux comprennent une tranchée couverte de 1 km de long depuis le puits de sortie du tunnelier sur le Boulevard de Vitré et la station Beaulieu-Université. Le montant de ce contrat est de 40,2 mil-lions d’euros. Les travaux de construction devraient durer 42 mois pour un montant de 65 millions d’euros. L’excavation au tunnelier de la section de 7,7 km devrait démarrer en 2015.

Contract awards at Rennes. The Legendre Genie Civil / Angevin Joint Venture has been awarded the contract for lot 2 for the construction of the Rennes Metro line B. This contract covers the construction of a 1.5 km cut and cover section with diaphragm walls for the South-West section between the Maintenance and Workshop Facility (Garage Atelier) and La Maltière. Moreover, the contract for the construction of lot 3 has been awarded to the Demathieu and Bard / ETPO group. The works comprise a 1 km long cut and cover tunnel from the tunnel borer release point at the Boulevard de Vitré and the Beaulieu-Université station. The total value of this contract is 40.2 million euros. The construction work should take 42 months for a total sum of 65 million euros. Excavation with the TBM for the 7.7 km section should begin in 2015.

Accord pour le CEVA. Le 19 mars, les Ministres des Transports suisse et français, Mme Doris Leu-thard et M. Frédéric Cuvillier, ont signé la convention concernant l’exploi-

tation de la ligne ferroviaire entre Annemasse et Genève (CEVA) qui devrait être mise en service fin 2017. La construction de la section suisse de cette ligne de 16 km a débuté en 2011; elle comprend les tunnels de Champel (2,6 km), Pinchat

(2,1 km) et plusieurs tranchées couvertes. La construction de la section française de 1,8 km débutera l’année prochaine avec une tranchée couverte depuis la frontière jusqu’à la gare d’Annemasse. Le coût total du projet est de 1,5 milliard d’euros, dont 234 millions pour la section française.

Agreement on the CEVA. On 19 March, the Swiss and French Ministers of Transport, Ms Doris Leuthard and Mr Frédéric Cuvillier, signed an agreement for the operation of the railway line between Annemasse and Geneva (CEVA) to be put into service into at the end of 2017. The construction of the Swiss section of the 16 km line began in 2011; it takes in the Champel (2.6 km) and Pinchat (2.1 km) tunnels and several cut


AFTES INFO

and cover tunnels. Construction of the 1.8 km French section is to commence at the beginning of next year with a cut and cover section from the border up to the station at Annemasse. The total cost of the project is 1.5 billion euros, of which 234 million are for the French section.

Inauguration du deuxième tube du tunnel de Toulon. Le 27 février, douze ans après la mise en ser-vice du premier tube, le Ministre français des Transports, M. Frédéric Cuvillier, a officiellement inauguré le second tube du tunnel de Toulon (1,8 km complétés par deux tranchées); la mise en service a eu lieu le 19 mars. Les travaux ont été réalisés par le groupement BOUYGUES TP /

SOLETANCHE BACHY / COLAS Midi-Méditerra-née / SCREG Sud-Est. Compte tenu de la com-plexité de l’ouvrage, la construction a duré sept ans et son coût est de 422 millions, soit 130 millions d’euros supplémentaires par rapport aux estimations initiales. Le trafic prévu est de 70 000 véhicules par jour.

Inauguration of the second Toulon tunnel tube. On 27 February, twelve years after commissioning of the first tube, the French Minister of Transport, Mr Frédéric Cuvillier, officially inaugurated the second tube of the Toulon tunnel (1.8 km comple-ted by two cut and cover sections); it was put into service on 19 March. The works were caried out by the BOUYGUES TP / SOLETANCHE BACHY / COLAS

Midi-Méditerranée / SCREG Sud-Est Joint Venture. Due to the complexity of the structure, construction took seven years and its cost is estimated at 422 mil-lion euros, that is, 130 million euros more than the initial estimates. The forecast traffic is 70 000 vehicles a day.

InternationalFinancement de Crossrail 2. Le financement, estimé à 14,6 milliards d’euros, de la ligne Crossrail 2 pourrait provenir pour moins de la moitié du budget de l’Etat, selon une étude réalisée par le groupe financier, London First. En effet, le coût pourrait être divisé en trois: un tiers serait financé par l’Etat et Network Rail, un autre tiers par Trans-port For London et Crossrail 2 et le dernier tiers par le développement immobilier, les entreprises et les habitants de Londres. Pour cette ligne deux solutions

sont étudiées : une option métro souterrain entre Wimbledon et Alexandra Palace, l’autre option étant une combinaison entre une ligne ferroviaire en souterrain et en surface depuis Alexandra Palace et Hertfordshire vers différents points du Sud-Ouest de Londres et du Surrey. D’autre part, le 25 février, le dernier des huit tunneliers du projet Crossrail a été lancé à 30 mètres sous terre pour excaver, d’ici la fin de cette année, la section Pudding Mill Lane / Stepney Green de 2,7 km de long. Le tunnel fait partie de la section Crossrail Nord entre Whitechapel et Shenfield dans l’Essex. Plus de 30 km des 42 km de tunnels du projet ont déjà été forés.

Financing of Crossrail 2. Financing of the Crossrail 2 line, estimated at 14.6 billion euros, may be provided for by less than half of the State budget according to a study carried out by the financial group, London First. In effect, the total sum could be divided by three: one third would be financed by the State and Network Rail, another third by Transport For London and Crossrail 2 and the last third by real estate, businesses and London inhabitants. For this line, two solutions are being studied: an underground Tube option between Wimbledon and Alexandra Palace, and the other option is a combination of an underground and a surface rail line from Alexandra Palace and Hertfordshire to different locations in the South-West of London and Surrey. In addition, on 25 February, the last of the Crossrail project TBMs was set in motion 30 metres underground in order to open up, by the end of the year, the 2.7 km long Pudding Mill Lane / Stepney Green section. The tunnel is part of the North Crossrail section between Whitechapel and Shenfield in Essex. Over 30 km of the 42 km of tunnels have already been excavated.

Nouvelle phase du métro du Caire. L’Autorité Nationale des Tunnels (NAT) prévoit de débuter en mars la consultation pour la maîtrise d’oeuvre et le support technique de la phase 3 de la ligne 3 du métro du Caire Cette section de 17 km avec 16 stations reliera la place Attaba à Kit Kat, puis se séparera avec une branche Nord vers Embaba et une branche Sud vers Boulak El Dakrour et l’Université. Six groupements ont été préqualifiés pour les travaux début 2013.

Cairo Metro new phase. The National Tunnels Authority (Autorité Nationale des Tunnels (NAT) is planning beginning March to consult for the engineering and technical sup-port for phase 3 of the Cairo Metro line 3. This 17 km section with 16 stations will link up Attaba Square with Kit Kat, then will split into a nor-thern branch up towards Embaba and a southern branch to Boulak El Dakrour and the University. Six groups have been pre-qualified for the work starting beginning 2013.


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Mise au gabarit des tunnels en Suisse. Le programme de mise au gabarit de 4 m, entre Bâle et Chiasso et entre Bâle et Ranzon, comprend des travaux dans plusieurs tunnels. La plupart seront agrandis au gabarit de 4 m et pour certains un tube parallèle sera nécessaire; le projet le plus important est la construction du nouveau tube parallèle au tunnel de Bözberg de 2,5 km de long. Les ouvrages suivants sont concernés par ce programme : les tunnels de Villnachern (184 m) et de Rindelfluh (2 x 200 m), les 7 tunnels entre Brunnen et Flüelen d’une longueur cumulée de 5,2 km, les tunnels de Morschach (414 m), Crocetto (275 m), Giustizia (64 m), Svitto (290 m) et Dragonato (30 m). Enfin, des travaux sont également prévus dans les ouvrages suivants, situés entre la tête Sud du tunnel du Ceneri et Chiasso: Massagno I (924 m), Massagno II (943 m), Paradiso (757 m), San Martino (53 m), Maroggia (569 m), Molino (7 m), Coldrerio (96 m) et Balerna (616 m). L’investissement total de ce pro-gramme, qui devrait être terminé en 2020, est estimé à 755 millions d’euros.

Dimension upgrade to Swiss tunnels. The dimension upgrade programme to the 4 m gauge, between Bâle and Chiasso and between Bâle and Ranzon, involves work in several tunnels. Most will be extended to a 4 m gauge and for certain a parallel tube will be necessary; the most important project is the construction of a new tube parallel to the 2.5 km Bözberg tunnel. The following structures are impacted by the program: the tunnels at Vill-nachern (184 m) and Rindelfluh (2 x 200 m), the 7 tunnels between Brunnen and Flüelen with a cumulative length of 5.2 km, the tunnels of Morschach (414 m), Crocetto (275 m), Giustizia (64 m), Svitto (290 m) and Dragonato (30 m). Work is also scheduled in the following structures, located between the South end of the Ceneri tunnel and Chiasso: Massagno II (924 m), Massagno II (943 m), Paradiso (757 m), San Martino (53 m), Maroggia (569 m), Molino (7 m), Coldrerio (96 m) and Balerna (616 m). The total investment for this programme, which should be completed by 2020, is estimated at 755 million euros.

Travaux de mise à niveau de la sécurité du tunnel ferroviaire du Simplon. Les chemins de fer suisses ont confié à RHOMBERG BAHNTECHNIK le contrat d’installation et de mise en exploitation des équipements de sécurité du tun-nel ferroviaire du Simplon de 20 km de long entre Brig et Iselle en Italie. Ce contrat couvre l’installation de la signalisation d’urgence, l’éclairage et les équipements d’alerte dans le tunnel et les rameaux de connexion. Les tra-vaux, dont le montant est de 5,8 millions d’euros, font partie du programme triennal de rénovation du tunnel. En 2012, le groupement Prader Losinger Sa / Evoques Sa / Deniaz Sa / Imboden As / Rhomberg Sa a démarré la construction de rameaux de connexion supplémentaires espacés de 600 m entre les deux tubes qui datent de 1906 et 1921.

Safety upgrade work in the Simplon rail tunnel. The Swiss railways have awarded RHOMBERG BAHNTECHNIK the contract for the installation and operation of the safety equipment for the Simplon 20 km rail tunnel between Brig and Iselle in Italy. This contract takes in the installation of emergency warnings, lighting and general warnings in the tunnel and the inter-links. The works, amounting to 5.8 million euros, are part of the tunnel three-year renovation programme. En 2012, the Prader Losinger Sa / Evoques Sa / Deniaz Sa / Imboden As / Rhomberg Sa group began the construction of additional inter-links every 600 m between the two tubes dating back to 1906 and 1921.

Nominations / AwardsUne quarantaine de personnes s’était réunie le 13 février dernier autour de Jean-Louis Mahuet pour la remise des insignes de Chevalier de l’Ordre National du Mérite. Hervé Chaine, vice-président d’Egis Rail et Pascal Forté ont retracé son parcours professionnel au sein d’Egis (ex SEMALY), mais également au titre de membre du Comité technique et animateur de plusieurs GT de l’AFTES.

On february 13th, Jean-Louis Mahuet received the medal of Chevalier in the French National Merit Order. About forty people attended the ceremony during which Hervé Chaine, vice- president of Egis Rail and Pascal Forté, spoke about his career within Egis (ex SEMALY) and also as member of the AFTES Technical Committee and leader of several WGs. ©

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interview

M Tunnels & Espace souterrain (T&ES) - In June 2013 in Geneva, in your candidate program, you said: « If elected President I will work for maintaining ITA position as the unquestioned leader in Tunnelling and Underground Space Use » and you listed the main actions as follows:- « Promote knowledge sharing and round table discussion with member

nations, specifically for recently joined members nations- Maintain focus in responding to the high demand for Education and Training

by providing high quality training sessions- Further strengthen the partnership between the tunnelling industry and ITA- Facilitate the working groups activities by providing support and recognition

of the good work done- Support the ITA Committees and provide tools and resources enabling them to- implement their strategies- Reach out to clients, politicians, owners, financers in promoting tunnelling

and the use of underground space »Today, after nearly one year as President of ITA, can you evaluate the progress made on the above subjects?President SØREN - Yes I said that if elected I would do my utmost to work for a continued positive development of our association with an emphasis on the major items that you listed. And as a matter of fact already at our first meeting in

M Tunnels & Espace souterrain (T&ES) - En juin 2013 à Genève, en

présentant votre candidature, vous avez déclaré : « si je suis élu président, je

travaillerai au maintien de l’AITES comme leader incontesté dans le domaine des

tunnels et de l’utilisation de l’espace souterrain » et vous avez dressé la liste

des principales actions à mener :

- « Promouvoir le partage de connaissances et les discussions sous forme

de tables rondes avec les nations membres, particulièrement celles qui ont

rejoint l’AITES récemment

- Maintenir notre attention sur la forte demande en matière d’enseignement

et de formation, en offrant des sessions de formation de grande qualité

- Renforcer la collaboration entre l’AITES et les constructeurs de matériels

de travaux souterrains

- Faciliter l’activité des Groupes de travail en leur apportant notre assistance

et en leur témoignant notre reconnaissance pour leur excellent travail

- Aider les différents Comités de l’AITES en leur fournissant les moyens et

les ressources leur permettant de réaliser leur programme

- Promouvoir auprès des clients, des responsables politiques, des maîtres

d’ouvrage, des investisseurs, etc. les projets de tunnels et l’utilisation de

l’espace souterrain »

Aujourd’hui, près d’un an après votre élection à la présidence de l’AITES,

Ten months after the WTC 2013 in Geneva where he was elected president of ITA, we met SØREN DEGN ESKESEN and asked him which assessment he can already make on this initial period of activity.

Dix mois après le Congrès mondial de Genève de juin 2013 et son élection à la présidence de l’AITES, nous avons rencontré le président SØREN DEGN ESKESEN et lui avons demandé quel bilan il peut déjà dresser de cette première période d’activité.

SØREN DEGN ESKESENPrésident de l’Association Internationale des Tunnels et de l’Espace Souterrain (AITES)President of the International Tunnelling Association (ITA)


interview

SØREN DEGN ESKESENPrésident de l’Association Internationale des Tunnels et de l’Espace Souterrain (AITES)President of the International Tunnelling Association (ITA)

pouvez-vous évaluer les avancées réalisées sur tous ces sujets ?

Président SØREN - Effectivement, j’ai déclaré que si j’étais élu président,

je ferais de mon mieux pour poursuivre le développement de notre Associa-

tion, en particulier sur les points que vous évoquez. En fait, dès la première

réunion du Comité exécutif de l’AITES* au lendemain de son élection, nous

avons commencé à travailler sur une stratégie actualisée portant en parti-

culier sur les points suivants:

- L’enseignement et la formation sont importants et nous faisons de notre

mieux pour le faire comprendre aux Nations-membres ainsi qu’à nos par-

tenaires industriels

- Nous insistons auprès des Nations-membres pour qu’elles poursuivent un

dialogue constructif et le partage des connaissances avec nos nouveaux

membres en vue de leur intégration pro-active au sein de notre famille. Au

cours des dix mois qui ont suivi mon élection, j’ai visité plus de dix pays-

membres, pour la plupart récents, et partout j’ai constaté de leur part un

grand enthousiasme à se montrer actifs au sein de l’AITES en participant à

des GT et à des Comités ainsi qu’en organisant des sessions de formation.

- Le travail des GT représente l’activité essentielle de l’AITES et il est im-

portant que nous les aidions en permanence à travailler et à publier les

résultats de leur excellent travail.

- Les Comités sont également importants et nous devons nous

assurer qu’ils ont les moyens et les ressources pour mettre en

oeuvre leur stratégie et continuer ainsi à être reconnus comme

des leaders mondiaux dans leurs domains respectifs.

- Au sein du Comité exécutif, nous avons mis en place une “task force”

c-à-d un groupe qui travaille sur des propositions pour améliorer

la coordination des GT et des Comités. Ces propositions seront

discutées au cours du WTC 2014 à Iguassu.

- Nous poursuivons le développement de nos relations déja étroites avec le

secteur industriel et faisons de notre mieux pour être attractifs auprès de

nos sponsors et de nos supporters, car je pense que celà est de l’intérêt

des deux parties, l’AITES et l’industrie. Nous réfléchissons actuellement

aux avantages que pourrait offrir le statut de Prime Sponsor ou de Suppor-

ter afin de le rendre plus attractif.

- Nous nous efforçons également de promouvoir les tunnels et l’espace

souterrain auprès des clients, décideurs politiques, maîtres d’ouvrage,

investisseurs etc. ainsi qu’auprès des medias, en participant à des réu-

nions et conférences auxquelles assistent les décideurs et en coopérant

avec des planificateurs urbains tels que ISOCARP, UN Habitat ou autres

organisation affiliées.

…PouRSuivRE lE DévEloPPEmENT DE NoS RElaTioNS avEc lE SEcTEuR iNDuSTRiEl…

the Executive Council (*) on the day following our election, we started working on an updated strategy for ITA, which includes the items listed. Training and Education are important and we do our best to support this in consi-deration of our Member Nations as well as for our industry partners. We insist on Member Nations to continue an active dialogue and knowledge sharing, for a pro- active inclusion of the new Member nations of our family. During the first 10 months of my election period I have visited more than 10 of our member nations, many of them newly joined, and everywhere there is a great enthusiasm to be active within the ITA organisation by joining our working groups and committees and also to arrange training sessions.WG’s work is the core activity of ITA and it is important that we continuously provide support and disclosure of all the good work done and of the publications issued.Committees are equally important and we ensure they have the tools and resources to implement their strategies in order for them to continue to be recognised as world leaders in their respective fields. Within the Executive Council we have set up a task force group which are working on suggestions how to better coordinate the works done by the working groups and the committees. These proposals will be discussed between the Executive Council, the working groups and committees during the WTC2014 in Iguassu.

We keep developing our strong relationship with the industry and we do our best to be attractive to our prime sponsors and supporters as I believe both ITA and the industry will benefit from this. We are presently looking at the Prime Sponsor and Supporter benefit package with the aim of being more attractive to be Prime Sponsor or Supporter.We also try to develop the promotion of tunnelling and the use of underground space towards clients, politicians,

owners, financers and the press. We do this by participation in meetings and conferences where decision makers are present and through cooperation with city planners through ISOCARP, UN Habitat and other sister organisations.Lastly, we look at a further development of the Secretariat, possibly with regional offices.

M T&ES - What are the challenges facing the tunnelling world at present - and what role can the ITA play in helping overcome them?President SØREN - There is major growth in the worldwide tunnelling market, with a need for new tunnels for infrastructure projects, energy, waste water and water supply. The growth is occurring globally, with particularly high growth rates in Asia, South America and the Middle East.

…KEEP DEvEloPiNG ouR STRoNG RElaTioNShiP wiTh ThE iNDuSTRy…


interview

- Enfin, nous étudions une évolution de notre Secrétariat, peut-être en créant

des bureaux régionaux.

M T&ES - Quels sont d’après vous les défis auxquels est confronté

actuellement le monde des tunnels et quel rôle peut jouer l’AITES

pour les résoudre ?

President SØREN - On assiste aujourd’hui à une évolution majeure du

marché mondial des tunnels avec une forte demande de nouveaux tunnels

pour les projets d’infrastructures, d’énergie, d’adduction d’eau ou de ré-

seaux d’eaux usées. Cette croissance est globale avec des niveaux particu-

lièrement élevés en Asie, en Amérique du Sud et au Moyen-Orient.

Un des défis que nous, industriels, devons relever est de pouvoir fournir

du personnel et des ingénieurs qualifiés pour les grands projets à venir. Et

en celà, l’AITES a un rôle important à jouer en aidant à rendre nos métiers

attractifs, en facilitant des cours accélérés et des sessions de formation

et également en fixant les niveaux des enseignements des Mastères pro-

fessionnels en tunnels reconnus par l’AITES. Depuis le WTC 2013 quatre

groupes d’activité ont été créés au sein du Comité ITA-CET et une nouvelle

équipe de direction sous la présidence du Professeur Robert Galler poursuit

le remarquable travail engagé par Prof. André Assis depuis la création de

ce Comité.

M T&ES - Au cours des deux dernières présidences, l’AITES a connu une

croissance importante non seulement en nombre de nations-membres

mais aussi dans ses relations avec l’industrie, en particulier avec

la création en 2011 du Comité pour la technoogie, ITAtech. Pouvez-vous

nous en dire plus sur les activités de ITAtech?

President SØREN - Ce Comité comprend aujourd’hui 5 groupes d’activi-

tés avec un nombre croissant de membres qui sont des organisations pro-

fessionnelles et des entreprises. Je vois ma présidence de 2013 à 2016

comme une période de consolidation au cours de laquelle les objectifs- clés

seront de se concentrer sur l’intégration des nouveaux membres au sein

de notre famille AITES en partageant les connaissances et en organisant

des sessions de formation, des tables rondes et des réunions, de dévelop-

per plus encore les partenariats entre l’AITES et les industriels, enfin de

maintenir le cap sur la production de recommandations et de publications par

les Groupes de travail et les Comités. J’encouragerai et ferai la promotion

du remarquable travail qu’effectuent les GT et les Comités avec les recom-

mandations et les rapports sur l’état de l’art qui, à mes yeux, constituent le

coeur des actions de notre Association. Une fois encore cette année à Iguas-

One of the challenges we are facing as an industry is to be able to supply skilled personnel and engineers for the upcoming projects. Here ITA has an important role to play in supporting attraction to the industry and facilitate education and training in all member nations. The ITA Committee on Education and Training (ITA-CET) has been established with the purpose of preparing the content of short courses and training sessions and also to set the requirements for professional Masters courses in tunnelling endorsed by ITA. Since WTC2013 four activity groups has been created in ITA-CET committee and a new management team under the chair of Prof Robert Galler is continuing the good work started by Prof André Assis since the creation on the committee.

M T&ES - ITA has during the last two presidents’ terms of office seen strong growth both in the number of member nations and in terms of relations to the industry, in particular with the creation in 2011 of the Committee on Technology, ITAtech. Can you tell us more on the activities of ITAtech?President SØREN - This committee has now 5 activity groups with an increa-sing number of professional organizations and companies as members.I see my presidential period from 2013 to 2016 to be a period of consolidation where the key objectives will be to focus on integration of the new members into the ITA family by knowledge-sharing and by organizing training sessions, round table discussions and meetings with the new members, further strengthening the partnership between ITA and the industry and maintain focus on the production of guidelines and publications produced by the working groups and committees. I will encourage and promote all the good work being done in preparing guidelines and state of the art reports, by the ITA working groups and committees, which I see as being one of the core activities of our association. Again this year in Iguassu we will see a number of new publications from the working groups and committees being published and being presented prior to the ITA open session on the morning of Tuesday 13th May.

M T&ES - After this first year of presidency, what is your feeling about ITA and what do you think you can bring to the organization?President SØREN - I enjoy working with ITA because of the good friendship and relations in the association and tunnelling industry and I try to bring moti-vation and a strong commitment to work for the benefit of our association and industry.Through my professional career working in several continents for the interna-tional consultant company COWI, I have gained a valuable understanding of the international tunnelling industry and an appreciation of cultural differences - an understanding which has further been developed serving on the ITA Executive


interview

su, nous verrons un certain nombre de nouveaux rapports

émanant des GT et des Comités être publiés et présentés

mardi matin 13 mai avant l’ “open session” de l’AITES.

M T&ES - Après cette première année de présidence,

quelle est votre impression globale sur l’AITES et que

pensez-vous pouvoir

apporter à l’Association ?

President SØREN - Le climat de grande amitié et les bonnes relations

entre l’Association et le monde industriel des tunnels font que j’éprouve du

plaisir à travailler au sein de l’AITES et je m’efforce d’y apporter la motiva-

tion et un fort engagement à oeuvrer dans l’intérêt de tous. Au cours de

ma carrière professionnelle, en travaillant sur plusieurs continents pour la

société internationale de conseil COWI, j’ai appris à comprendre le monde

des tunnels, à mesurer les différences culturelles entre les pays et ces en-

seignements n’ont fait que se renforcer en travaillant depuis six ans au sein

du Comité exécutif de l’AITES. Aujourd’hui, comme président de l’AITES,

j’utilise cette expérience pour toujours rechercher des accords et réus-

sir ainsi à atteindre nos objectifs dans toutes les activités de l’Association.

Mieux encore, je cherche à appliquer le traditionnel sens danois de l’écoute

afin d’aboutir à des résolutions et des actions consensuelles acceptables

par tous. Dans ma carrière, j’ai beaucoup voyagé et aujourd’hui je voyage

plus encore au service de l’AITES, cherchant à visiter le plus grand nombre

de pays-membres et à représenter l’AITES lors des évènements internatio-

naux relatifs à nos activités.

M T&ES - Merci infiniment d’avoir répondu à nos questions.

Nous aurons plaisir à vous rencontrer de nouveau lors du prochain

WTC à Iguassu en mai prochain. t

Propos recueillis par Maurice Guillaud

…SEEKiNG muTual aGREEmENTS To achiEvE PoSiTivE RESulTS…

Council for the past six years. Today, as President of ITA, I utilize this experience in seeking mutual agreements to achieve positive results in the ITA activities and goals.

Furthermore, I try to bring the traditional Danish skill to listen to all involved parties and to seek acceptable resolutions and actions.In the past, I have travelled to many countries and today I travel even more for the service of ITA, with the aim of visiting member nations and representing ITA at important events for our industry.

M T&ES - Thank you so much for having answered our questions. We will enjoy meeting you again in Iguassu next May. t

Interview by Maurice Guillaud

…ToujouRS REchERchER DES accoRDS ET RéuSSiR aiNSi à aTTEiNDRE NoS objEcTifS…

(*) In July 2013 in Geneva, the ITA General Assembly has elected a new Executive Council.

The President of ITA for the period 2013-2016 is Mr. Søren Degn ESKESEN from Denmark.

The members of the Executive Council are : Søren Degn Eskesen (Denmark), In-Mo Lee (Korea), Rick P. Lovat (Canada), Tarcisio

Celestino (Brazil), Amanda Elioff (USA), Daniele Peila (Italy), Alexandre Gomes (Chile), Ruth Gunlaug Haug (Norway), Nikolaos Kazilis (Greece), Eric Leca

(France), Jinxiu (Jenny) Yan (China), Davorin Kolic (Croatia), Felix Amberg (Switzerland).

ÈTUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 È TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 94

RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1

Reconnaissances à l’avancement pour les tunneliers

Texte présenté parAlain ROBERT (CETU) - Animateur du Groupe de travail GT 24

Ont participé à l’élaboration du documentGianpino Walter BIANCHI (EG-Team) - Jean-Paul BLAIS (EDF Service Géologie-Géotechnique) - Pierre CACHAU (COFOR Département Sondages)

Thomas CAMUS (NFM Technologies) - Laurent CHANTRON (BG Ingénieurs Conseils SAS) - Michel CHOPIN (MC Consulting)Bruno COMBE (Bouygues Travaux Publics) - Pierre DE SLOOVERE (PDS Consult) - Cédric GAILLARD (CETU) - Pascal JOUCHOUX (SBTPCI)

Roland LAVIGUERIE (Antéa) - Éric MATHIEU (Eiffage) - Yves MENARD (CSM Bessac) - Nathalie MONIN (LTF SAS) Gilles PARADIS (SNCF Direction de l’Ingénierie) - Jean-Luc PILJAN (Systra) - Jacques TRICLOT (Egis-Tunnels) - Philippe VASKOU (Geostock)

Sont à remercier pour leur participation à la relecture du documentGilbert CASTANIER - Maurice GUILLAUD - Michel PRÉ - François RENAULT - Magali SCHIVRE - Pierre-Loïc VEYRON

L’A.F.T.E.S. recueillera avec intérêt toute suggestion relative à ce texte.

1 - Introduction 951.1 - Objet de la présente recommandation . . . . . . . . . . . . . . . . 951.2 - Public cible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 951.3 - Limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

2 - Spécifi cités des méthodes mécanisées 952.1 - Méthodes peu adaptables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.2 - Diffi cultés pour procéder à des reconnaissances à

l’avancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.3 - Données de construction pour la vie de l’ouvrage. . . . . . . 962.4 - Faible retour d’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3 - Management des Risques 963.1 - Appréciation des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.1.1 - Identifi cation des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .973.1.2 - Analyse des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .993.1.3 - Évaluation des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .993.2 - Traitement des risques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 993.2.1 - Reconnaissances initiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .993.2.2 - Spécifi cations techniques pour la conception

de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1003.2.3 - Reconnaissances à l’avancement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

4 - Inventaire des moyens de reconnaissance 1014.1 - Méthodes directes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024.1.1 - Observations directes à front ou en parement . . . . . . . . . . . .1024.1.2 - Paramètres « machine » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1024.1.3 - Méthodes directes par sondages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1034.2 - Méthodes indirectes de reconnaissance . . . . . . . . . . . . . 1034.2.1 - Remarques préalables sur les méthodes indirectes

de reconnaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1034.2.2 - La sismique réfl exion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1034.2.3 - Le radar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1054.2.4 - La résistivité électrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

4.3 - Autres méthodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1074.4 - Essais in situ complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1074.5 - Adéquation des moyens aux besoins. . . . . . . . . . . . . . . . 107

5 - Recommandations 1095.1 - Études de conception

(jusqu’au document de consultation) . . . . . . . . . . . . . . . 1095.2 - Dossier de consultation des entreprises . . . . . . . . . . . . . 1095.2.1 - Programme des reconnaissances à l’avancement . . . . . . . . .1095.2.2 - Exploitation et diffusion des résultats. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1105.2.3 - Analyse des offres et critères de choix . . . . . . . . . . . . . . . . . .1105.2.4 - Éléments de réponse obligatoires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1105.3 - Rémunération. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1115.4 - Exemple de démarche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Annexe 1 - Bibliographie 114

Annexe 2 - Retour d’expérience de reconnaissances à l’avancement 114

2.1 - Arrivées d’eau très abondantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1142.2 - Rencontres de cavités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.3 - Occurrence de blocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.4 - Occurrence de terrains décomprimés

ou de contrastes de compacité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.5 - Rencontre d’éléments anthropiques . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Annexe 3 - Méthodes de reconnaissance 121Exemple de procédé : enregistrements de paramètres des sondages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Exemple de procédé : les méthodes sismiques . . . . . . . . . . . . 122Exemple de procédé : les méthodes radar . . . . . . . . . . . . . . . . 128Exemple de procédé : les méthodes électriques . . . . . . . . . . . 130Exemple de procédé : les autres méthodes . . . . . . . . . . . . . . . 131

Sommaire



1 - Introduction

1.1 - Objet de la présente recommandation

L’objet de la présente recommandation est de fournir un complément

au texte de la recommandation « Les reconnaissances à l’avancement »

GT n° 24 – T.O.S. N° 209 – Septembre / Octobre 2008 [1] applicable aux

méthodes mécanisées mettant en œuvre un tunnelier. L’utilisation de la

présente recommandation suppose la connaissance du précédent texte du

GT n° 24-R1F1. La présente recommandation ne traite pas des opérations

d’auscultation effectuées depuis la surface (nivellement, inclinométrie, etc.),

absolument indispensables pour une bonne maîtrise des conditions de réali-

sation des ouvrages souterrains à faible profondeur, mais qui ne constituent

pas à proprement parler une reconnaissance à l’avancement.

1.2 - Public cible

Les maîtres d’ouvrage et les maîtres d’œuvre, afin de les alerter sur cer-

tains aspects tout à fait spécifiques aux méthodes mécanisées, ainsi que les

entrepreneurs et les constructeurs afin de les aider à proposer des réponses

techniques appropriées, explicites et correctement prises en compte dans

l’estimation du coût global lors de la remise de l’offre.

1.3 - Limites

La présente recommandation ne s’applique qu’aux méthodes mécanisées

faisant appel à un « tunnelier à appui radial ou grippeur » ou à un « bouclier

mécanisé » qu’il soit « ouvert » ou « fermé » [3]. Sont donc exclus les autres

types de machines : les machines à attaque ponctuelle et les aléseurs.

Cependant, les chantiers mécanisés nécessitent souvent (surtout en sites

urbains) la construction d’ouvrages particuliers permettant la mise en œuvre

de la machine. Ces ouvrages qui peuvent être des puits d’accès ou de sortie,

des galeries de montage ou de recul, etc. sont réalisés en méthode conven-

tionnelle et présentent des risques qui leur sont propres. En conséquence,

dans le chapitre 3 – cf. § 3.1.1 – consacré au management des risques, il

est présenté un encart destiné à attirer l’attention des projeteurs sur ces

ouvrages annexes qui ne représentent qu’une faible part des travaux mais

une importante source de risques à l’exécution.

2 - Spécificités des méthodes mécanisées

Par rapport aux méthodes conventionnelles, les méthodes mécanisées pré-

sentent plusieurs spécificités essentiellement liées à l’encombrement de la

zone du front à cause de la présence de la structure d’un tunnelier ou d’un

bouclier.

2.1 - Méthodes peu adaptables

Pour un chantier mécanisé, la machine (tunnelier ou bouclier) est conçue

et construite préalablement aux travaux en fonction des conditions géo-

techniques décrites dans les documents de consultation. Cette machine

construite en usine n’est que très peu modifiable après le lancement des tra-

vaux et son mode de fonctionnement demeure le même quelles que soient

les conditions réellement rencontrées. Ainsi et contrairement au cas des

méthodes conventionnelles où, au vu des résultats des reconnaissances à

l’avancement, il peut être apporté des adaptations significatives aux moyens

et méthodes mis en œuvre, les informations recueillies par les reconnais-

sances à l’avancement effectuées dans le cadre de méthodes mécanisées,

n’ont pas, sauf cas très rares où le tunnelier peut être légèrement modifié,

d’influence sur la méthode elle-même. Toutefois les informations ainsi re-

cueillies peuvent contribuer à des ajustements des paramètres de pilotage

du tunnelier notamment à l’approche d’une zone singulière ou permettre

de préciser les zones nécessitant des confortements ou renforcements de

terrain, en amont de l’excavation si le tunnelier a été conçu pour ce type de

travaux.

2.2 - Difficultés pour procéder à des reconnaissances à l’avancement

Le principe même de l’utilisation de tunneliers rend difficile la réalisation de

reconnaissances à l’avancement parce que :

• le front n’est que très difficilement observable (en dehors d’opérations

spécifiques nécessitant l’arrêt de l’avancement et un léger recul de la roue

de coupe), en consé-

quence il ne peut être

fait de levés géolo-

giques du front de ma-

nière systématique ni

totale. Cependant, les

boucliers à air com-

primé permettent une

observation (au moins

partielle) du front de

taille et les tunneliers

« roche dure » ne po-

sant pas de voussoirs

permettent une ob-

servation du terrain en

place à l’arrière de la

machine ;Figure 2.1 - Roue de coupe d’un tunnelier, vue de l’intérieur.

Sour

ce :

CETU

201

2



• le tunnelier se situe au droit du front et il est quasi impossible d’amener

des machines performantes capables de réaliser, en un bref délai, des

sondages longs qu’ils soient destructifs ou carottés ; il faut donc avoir

prévu et incorporé dans le tunnelier lui-même une ou plusieurs sondeuses

qui en raison de l’encombrement sont nécessairement de dimensions

réduites et par suite présentent des performances limitées ;

• en cas de venues d’eau importantes et/ou sous forte pression, la réalisa-

tion de ces sondages est encore plus délicate et nécessite des équipe-

ments lourds et parfois complexes à mettre en œuvre ;

• les opérations de reconnaissance à l’avancement (mise en place et réali-

sation) nécessitent des arrêts de l’avancement du tunnelier plus ou moins

longs et plus ou moins nombreux qui pénalisent fortement l’avancement

moyen du tunnelier. Même si ces reconnaissances à l’avancement sont

réalisées préférentiellement pendant les phases de maintenance du tunne-

lier, elles affectent l’enchaînement des cycles et perturbent l’avancement ;

• enfin, même si les reconnaissances par géophysique présentent l’avan-

tage d’une durée de mise en œuvre nettement plus courte, l’exploitation

de leurs résultats avec recalage sur des données directes, nécessite un

certain délai qui implique un arrêt ou tout au moins un ralentissement de

la production jusqu’à ce que le chantier puisse disposer de ces résultats

et les incorporer dans le processus de décision concernant le pilotage de

la machine. En l’absence d’un tel arrêt, l’information recueillie risque de

se révéler inutile car trop tardive, la machine ayant déjà traversé la zone

investiguée.

Figure 2.2 - Détail du terrain et de la roue de coupe d’un tunnelier.

2.3 - Données de construction pour la vie de l’ouvrage

Une particularité du creusement mécanisé porte sur le fait que les tunne-

liers sont devenus de véritables machines de construction de tunnels inté-

grant les différentes fonctions nécessaires à la production d’un ouvrage fini,

livré totalement revêtu à la sortie de la machine ; de ce fait il n’est guère

possible d’avoir une information précise sur la présence d’anomalie

dans le terrain (amorce de fontis, karst, vide de dissolution, discontinuité,

susceptibles d’évoluer…), si ce n’est par l’intermédiaire des paramètres

« machine » enregistrés qui servent au « monitoring » lors de la progression.

Ces derniers renseignent sur l’aspect qualitatif des formations traversées

où les variations de la géologie se traduisent par une modification notable

d’un paramètre (poussée, couple, perte de fluide de confinement, etc.), mais

ne permettent pas d’apprécier l’homogénéité du massif encaissant et

ne renseignent pas sur son évolution possible autour de l’ouvrage. Dans

certains terrains spécifiques, tels que les horizons gypseux, les calcaires

karstiques, les marnes gonflantes…, les reconnaissances à l’avancement

permettent aussi de compléter les données de construction de l’ouvrage

et de programmer des traitements nécessaires si l’encaissant immédiat

de l’ouvrage présente des anomalies. Ces informations participent avec

l’ensemble des paramètres « machines » à la mise à jour du modèle géo-

technique et la rétro-analyse et ce même dans les tunneliers à confinement.

Ce retour d’expérience de la construction est indispensable pour la mainte-

nance durant la vie de l’ouvrage. Au droit des zones singulières, il peut être

mis en place à la construction des sections instrumentées pour suivre le

comportement de l’ouvrage et de l’encaissant.

2.4 - Faible retour d’expérience

L’étude bibliographique (cf annexe 1) révèle que le domaine des reconnais-

sances à l’avancement appliquées aux tunneliers est relativement pauvre

en publications détaillées explicitant clairement les méthodes employées :

principes, modes opératoires, matériels, performances et fiabilité, résultats

obtenus, temps de mise en œuvre, coûts, etc. Ainsi l’exploitation des don-

nées des fiches « Tunneliers AFTES » n’a fourni que très peu d’informations

sur le sujet des reconnaissances à l’avancement. Il apparaît également que

depuis le rapport EUPALINOS dont un chapitre traitait de ce sujet, il n’a été

fait que très peu de progrès et que les perspectives évoquées à l’époque ne

semblent pas s’être réalisées.

Cet état de fait résulte sans doute en partie des deux spécificités évo-

quées ci-dessus (§2.1 et §2.2), dans la mesure où les difficultés de mise

en œuvre ajoutées au très faible potentiel d’adaptation des méthodes n’in-

citent pas les constructeurs et les entrepreneurs à investir largement dans

la recherche et le développement dans ce domaine, sachant également que

chaque ouvrage est un cas particulier et que la ou les solutions appliquées

sur un projet ne le sont pas forcément sur un autre. Pour autant, quelques

expériences récentes sont mentionnées pour exemple en annexe 2.

Sour

ce :

NFM

3 - Management des Risques

Comme cela a déjà été mentionné, les méthodes mécanisées recourent

à des machines spécifiquement conçues et construites pour l’ouvrage à

réaliser. Il s’agit donc de machines dont les caractéristiques techniques, les

différents organes et les performances constituent le meilleur compromis

compte tenu des conditions géotechniques attendues afin d’obtenir le

meilleur rendement possible. Ces machines n’étant qu’extrêmement peu

Roue de coupe

Terrain en place



modifiables après le début des travaux, il est primordial que la descrip-

tion des conditions géotechniques attendues soit la plus proche possible

des conditions réellement rencontrées, afin que la machine soit bien utili-

sée dans le domaine d’application pour lequel elle a été conçue. Aussi pour

s’assurer de concevoir et construire un tunnelier bien adapté (cadences es-

comptées atteintes et/ou pas de blocage majeur) aux conditions qui seront

réellement rencontrées, il convient que celles-ci soient préalablement très

bien reconnues tant en section courante qu’au droit des zones singulières.

Cet impératif confère à la conduite des reconnaissances géotechniques

et au processus de management des risques une importance encore plus

grande pour les méthodes mécanisées qu’elle ne l’est pour les méthodes

conventionnelles parce que l’enjeu en est plus important. En particulier, il

apparaît nécessaire de conduire la démarche de management des risques

jusqu’à atteindre un niveau de connaissance pour lequel le niveau de risque

résiduel est très faible. Pour ce faire il est préconisé d’appliquer la démarche

définie par la norme ISO 31 000 et la recommandation de l’AFTES du GT

n° 32 – portant sur la caractérisation des incertitudes et des risques géo-

logiques, hydrogéologiques et géotechniques [4] et qui comporte les deux

phases successives d’appréciation et de traitement du risque, l’apprécia-

tion se décomposant elle-même en trois sous-phases : l’identification des

risques, l’analyse des risques et l’évaluation des risques.

3.1 - Appréciation des risques

3.1.1 - Identification des risquesLe tableau ci-dessous présente les risques courants qui peuvent être ren-

contrés dans les chantiers mécanisés. Cette liste est non exhaustive et

à adapter à chaque projet. Certains de ces risques sont illustrés par un

exemple de chantier en annexe 2.

Source de risque Événements redoutés Conséquences

Incertitude sur les caractéristiques de la matrice

Valeurs de résistance supérieures aux prévisions Usure rapide (et casse) des outils et/ou des parties de la têtePerte de cadence

Valeurs de dureté supérieures aux prévisions Usure rapide (et casse) des outils et/ou des parties de la têtePerte de cadence

Valeurs d’abrasivité supérieures aux prévisions Usure rapide (et casse) des outils et/ou des parties de la têtePerte de cadence

Incertitude sur la composition minéralogique Teneurs en argile supérieures aux prévisions Collage des matériaux extraits dans la chambre et colmatage de la têteDifficultés de marinage dans la vis (tunnelier à pression de terre) ou dans les conduites (tunnelier pression de boue)Perte de cadence

Occurrence de formations asbestiformes Arrêt du tunnelier pour mise en œuvre de dispositions spécifiques : traitement des poussières, gestion du marin

Occurrence d’éléments radioactifs : Radon, Uranium Arrêt du tunnelier pour mise en œuvre de dispositions spécifiques, ventilation, gestion du marin

Incertitude sur l’homogénéité du sol/massif Occurrence de blocs non broyés par la roue Blocage du marinage (tunnelier pression de boue)Perte de cadenceArrêt du tunnelier

Difficultés de marinage et usure de la tête (pression de terre)Perte de cadenceArrêt du tunnelier

Rencontre de cavités vides (karst, vide de dissolution, cavité anthropique)

Chute de la pression de confinement, surconsommation de boueInstabilité de la machineDifficulté de grippageAbsence de butée des voussoirsPerte de cadenceArrêt du tunnelier

Occurrence de débourrage (karst en charge avec matériau solide, niveau sableux non consolidé)

Si tunnelier ouvert :Perte de cadenceArrêt du tunnelier

Rencontre d’éléments anthropiques (pieux de bois ou ferraillés, restes de structures construites)

Perte de cadenceArrêt du tunnelier pour traiter les obstacles

Incertitude sur le comportement mécanique du massif

Valeurs de convergences plus élevées que prévues Blocage ou serrage du tunnelier et/ou rupture des voussoirs

Chutes de blocs ou d’écailles Blocage de la roue de coupe ou serrage du tunnelier

Rencontre de zones fracturées ou faillées (terrain plus désorganisé, plus altéré, plus argilisé)

Difficultés de marinage (blocs, argiles) plus fortes que prévuFontisPerte de cadenceDifficulté de grippageArrêt du tunnelierDésordres en surfaceArrêt de l’avancement pour traitement du fontis



Source de risque Événements redoutés Conséquences

Incertitude sur le comportement mécanique du massif

Rencontre de zones plus altérées que prévu (altération météoritique ou hydrothermale)

FontisPerte de cadenceDifficulté de grippageArrêt du tunnelierDésordres en surfaceArrêt de l’avancement pour traitement du fontis

Occurrence de terrain décomprimé FontisDésordres en surfaceDifficulté de grippageArrêt de l’avancement pour traitement du fontis

Occurrence de configuration présentant un très fort contraste de compacité

FontisDésordres en surfaceArrêt de l’avancement pour traitement du fontisCasses d’outils sur la roue de coupe

Incertitude sur les conditions hydrogéologiques Arrivées d’eau très abondantes et/ou sous forte charge Inondation du chantierPerte de cadenceArrêt du tunnelier

Eaux à température trop élevée Nécessité de refroidir les eaux avant de les rejeter dans le milieu naturel

Incertitude sur les conditions environnementales

Occurrence d’une arrivée de gaz (CH4, H2S, CO2….) à une teneur inacceptable

IntoxicationArrêt du tunnelier

Occurrence d’un dégagement instantané de gaz IntoxicationArrêt du tunnelierExplosion

Température géothermique trop élevée pour les conditions de travail

Besoin de réfrigérerArrêt tunnelierPerte de cadence

Cas particuliers des ouvrages annexes réalisés en méthode conventionnelle

Les risques liés aux ouvrages nécessaires à la mise en œuvre de la machine tels que puits d’accès, puits de sortie, galerie de recul, galerie de montage, y compris les ouvrages provisoires sont souvent insuffisamment pris en compte.

Dans le cadre d’un projet donné, ce sont les premiers ouvrages exécutés et ils sont fréquemment réalisés sous nappe.La réalisation des puits fait souvent appel à des techniques de soutènement, de type parois moulées, pieux sécants, palplanches ou à des soutènements plus légers réalisés après traitement des terrains par injection, rabattement, jet grouting, congélation, etc.Le terrassement des puits à l’abri des enceintes périmètrales ainsi réalisées met en évidence la nature des terrains rencontrés.Il s’agit alors de construire les galeries de recul et/ou de montage souvent nécessitées pour l’assemblage des différents éléments constituant le tunnelier (bouclier, jupe, train suiveur) ou pour permettre la vidange des trains de marinage et l’alimentation en voussoirs.La réalisation de ces galeries est confrontée à de nombreux risques :• ce sont les premiers ouvrages terrassés horizontalement (à l’opposé des puits) le plus souvent suivant

une méthode conventionnelle (fonçage, cintres et boisage) après traitement des terrains et après ouver-ture des enceintes étanches du puits ;

• ces travaux d’excavation ne bénéficient pas de la protection apportée par la machine qui limite les risques d’ensevelissement ou d’effondrement, d’arrivées d’eau, alors même qu’ils sont réalisés en tout début de projet avec des connaissances des caractéristiques géotechniques et hydrogéologiques du massif pas toujours suffisamment précises au droit de ces ouvrages.

C’est ainsi que de nombreux accidents (quelquefois mortels) se sont produits lors de la réalisation de ces galeries, tels que par exemple :• débourrage dans des galeries de recul• fortes venues d’eau et déformation de la voûte dans des galeries de recul ;• débourrage dans un puits lors de la sortie du tunnelier ;• débourrage puis déformation de la voûte d’une galerie dans les argiles plastiques ;• débourrage dans un puits dans des sables sous nappe ; effondrement à répétition dans une galerie de

recul.Il est donc préconisé de mener des reconnaissances initiales très détaillées au droit de ces ouvrages et de mener des études de conception très détaillées.

Figure 3.2 - Galerie de montage.

Sour

ce :

RAZE

L BE

C 20

11

Figure 3.1 - Puits d’accès.

Sour

ce :

CETU

201

0



3.1.2 - Analyse des risquesL’analyse d’un risque est le processus mis en œuvre pour comprendre la

nature d’un risque et pour déterminer le niveau de risque – cf. définitions

norme ISO 31 000 –.

Concrètement, l’analyse d’un risque donné consiste à :

• imaginer, décrire et quantifier la conséquence pour le chantier de creuse-

ment de l’événement redouté associé au risque considéré, le plus souvent

en termes de coût et de délai ;

• quantifier la vraisemblance de cet événement redouté ;

• et déterminer le niveau de risque par combinaison de la conséquence et

de la vraisemblance.

À titre d’illustration, il est présenté ci-après un exemple correspondant à un

événement choisi dans le tableau précédent -cf. § 3.1.1. Identification des

risques -.

L’événement redouté E est l’occurrence de valeurs de convergence relative

très supérieures à celles attendues. La conséquence d’un tel événement

peut consister en un serrage puis un blocage du tunnelier nécessitant la

mise en œuvre de travaux spécifiques (galerie latérale jusqu’à la roue de

coupe, renforcement du terrain, traitement, etc.) pour permettre le redémar-

rage du tunnelier.

Il convient alors d’imaginer ces travaux nécessaires, de les décrire et d’en

estimer le coût ainsi que le coût résultant de l’allongement du délai global

induit par cette conséquence. Ainsi quantifiée la valeur de la conséquence

est CE.

Puis il convient de déterminer la vraisemblance de cet événement qui sera

d’autant plus élevée que les reconnaissances sont peu nombreuses, le

terrain mal connu et les valeurs de convergence attendues relativement

modérées. Exprimée sous forme d’une probabilité, la valeur de la vraisem-

blance sera VE (valeur comprise entre 0 et 1).

Le niveau de risque NRE est alors déterminé par le produit CE*VE = NRE.

3.1.3 - Évaluation des risquesL’évaluation d’un risque est le processus de comparaison des résultats de

l’analyse du risque avec les critères de risque retenus afin de déterminer si

le risque et/ou son importance sont acceptables ou tolérables – cf. défini-

tions norme ISO 31 000 – .

3.2 - Traitement des risques

De manière très simplifiée le traitement d’un risque vise à réduire la valeur

de sa vraisemblance ou la valeur de sa conséquence ou les deux en même

temps.

Lors des phases d’études procédent la mise au point du projet et jusqu’au

démarrage des travaux, les mesures de traitement sont essentiellement :

• d’une part les reconnaissances initiales destinées à fortement diminuer le

champ des incertitudes géologiques, hydrogéologiques et géotechniques

et à élaborer un modèle géotechnique détaillé ;

• les spécifications techniques pour la conception et la construction de la

machine de manière à ce que celle-ci soit en mesure de s’accommoder de

toutes les conditions géotechniques attendues et que ses performances

soient optimales sur la plus grande partie du linéaire de l’ouvrage projeté.

Après le démarrage des travaux les actions de traitement sont :

• les reconnaissances à l’avancement ;

• la mise en œuvre des dispositions techniques spécifiques prévues sur la

machine pour traiter les événements redoutés. Exemple « surcoupe » pour

traiter un phénomène de « convergence ».

3.2.1 - Reconnaissances initialesLa très faible adaptabilité du processus de creusement au tunnelier néces-

site une reconnaissance initiale approfondie pour fiabiliser le choix de la

machine d’une part et ne pas reporter l’achèvement de la connaissance de

l’encaissant en phase de réalisation d’autre part. La complémentarité des

reconnaissances initiales avec celles réalisées à l’avancement est certaine

en travaux souterrains, mais la forte industrialisation du creusement méca-

nisé, qui a permis d’améliorer nettement la productivité, amène à n’effectuer

les investigations complémentaires indispensables au creusement que de

façon occasionnelle et discontinue. Ainsi toute la connaissance (possible) du

massif nécessaire à la construction de l’ouvrage doit être acquise avant le

démarrage du creusement au tunnelier.

Pour ce faire, il est impératif (et plus encore que dans le cas général des

reconnaissances à l’avancement menées lors d’une excavation convention-

nelle [1]) de poursuivre les reconnaissances initiales jusqu’à être en mesure

de proposer un modèle géologique très détaillé et fiable. Les reconnais-

sances initiales doivent donc permettre :

• de caractériser les matériaux et les conditions géotechniques attendus

dans les différents tronçons individualisés en section courante ;

• d’identifier et d’appréhender le plus précisément possible les zones

singulières (contacts structuraux, variations de caractéristiques géoméca-

niques, etc.) afin de réduire leur niveau de risque.

Pour atteindre cet objectif, il est recommandé de recourir :

• aux techniques de reconnaissances les plus adaptées sans hésiter à faire

appel aux techniques moins couramment utilisées telles que certaines

méthodes de sismique (sismique réflexion à haute résolution, sismique en

forage, etc.) et les sondages dirigés ;

• aux sondages horizontaux de grande longueur aussi bien pour les ouvrages

profonds que les ouvrages plus superficiels. Cette technique est notam-

ment fortement recommandée pour les ouvrages urbains en raison d’une

part du fait qu’il s’agit d’une reconnaissance longitudinale parallèle à l’ou-

vrage et d’autre part du fait que l’encombrement de la surface ne permet

pas toujours une répartition optimale d’une série de sondages verticaux.

Il est bien évident que l’objectif du risque résiduel « minime » est beaucoup

plus facile à atteindre pour des tunnels implantés à faible profondeur parce

que la proximité de la surface rend les techniques et méthodes de recon-

naissances plus aisées et moins coûteuses à être mises en œuvre. Par

« faible profondeur » nous entendons quelques dizaines de mètres (jusqu’à

80 ou 100 mètres) sachant par ailleurs que pour les travaux en excavation

mécanisée, un tunnel est considéré comme profond à partir du moment où

la charge hydraulique devient supérieure à 35 ou 40 mètres, seuil au-de-

là duquel les interventions en hyperbarie deviennent très pénalisantes.



Selon les sites et les conditions hydrogéologiques, la limite entre tunnels

superficiels et tunnels profonds se situe donc entre 35 et 80 mètres (voire

plus) selon la hauteur de charge d’eau. Pour ces tunnels peu profonds, il

devrait être donc, théoriquement, possible de s’affranchir quasi totalement des

reconnaissances à l’avancement, grâce à une démarche de management

des risques rigoureusement appliquée et à la réalisation de toutes les

reconnaissances initiales jugées nécessaires pour le traitement des risques.

Pour les tunnels plus profonds et notamment les tunnels sous forte

couverture (qui sont en général les plus longs) l’objectif du risque résiduel

« minime » est quasi impossible à atteindre sauf en réalisant une galerie de

reconnaissance préalablement à la conception et à la construction du tun-

nelier. Une telle galerie peut être réalisée soit en méthode conventionnelle

(délais importants) soit également en méthode mécanisée mais en petite

section. Cette dernière solution est bien adaptée lorsque la galerie fait partie

intégrante de la méthode d’exécution (avant trou pour créer une surface de

dégagement à l’abattage à l’explosif en zone urbaine ou alésage au tunnelier

de grand diamètre ou aléseur) ou dans les cas où cette galerie peut être

intégrée à l’ouvrage définitif comme galerie technique ou galerie de sécurité.

À défaut d’une galerie de reconnaissance, les sondages profonds (dirigés

ou non) associés à de la géophysique et à une synthèse géologique régio-

nale approfondie constituent l’essentiel d’un programme de reconnaissance

visant notamment la localisation des changements de lithologie et les zones

aquifères.

3.2.2 - Spécifications techniques pour la conception de la machineLes spécificités techniques du tunnelier doivent répondre et surmonter

l’ensemble des événements redoutés de manière à éviter ou limiter les

problèmes en cours de creusement.

Le tableau ci-après recense des éléments de conception susceptibles d’être

retenus en fonction de quelques événements ou conséquences redoutés.

3.2.3 - Reconnaissances à l’avancementLes reconnaissances à l’avancement effectuées dans le cadre d’un chantier

mécanisé visent à :

• caractériser les incertitudes résiduelles (principalement des zones singu-

lières), afin d’adapter le pilotage de la machine et prendre toute disposi-

tion nécessaire en conséquence pour se prémunir contre tout événement

potentiellement dangereux ;

• assurer la préservation et le bon fonctionnement de la machine ;

• assurer la sécurité du chantier, du personnel et du matériel.

En préalable à l’inventaire des moyens de reconnaissance à l’avancement

développé ci-après (voir paragraphe 4), il n’est pas inutile de rappeler que

certaines dispositions décrites dans la recommandation précédente [1] de-

meurent applicables dans le cadre d’un chantier mécanisé.

C’est notamment le cas pour la réalisation de sondages effectués depuis une

niche latérale au tunnel (ou à la galerie). L’excavation d’une telle niche offre

un volume suffisant pour y installer une sondeuse capable de procéder à des

sondages carottés de grande longueur et éventuellement sous conditions

hydrogéologiques fortement contraignantes (nécessité d’un B.O.P, Blow Out

Preventer). Cette disposition permet dans le cadre d’un chantier en méthode

conventionnelle de réaliser la reconnaissance sans perturber la production,

l’installation de sondage étant en dehors du chantier de creusement.

Il n’en est pas tout à fait de même en chantier mécanisé parce que la vi-

tesse d’avancement du tunnelier est beaucoup plus rapide que ne l’est celle

d’un front de taille en méthode conventionnelle et est quasiment du même

ordre de grandeur que celle de la reconnaissance (avancement moyen d’un

sondage carotté étant de l’ordre de 1 mètre/heure). Aussi dans la pratique

en chantier mécanisé, cette disposition n’est retenue que pour détecter la

localisation et la nature exacte d’une zone critique assez loin en avant du

front, l’avancement de la machine étant soit arrêté soit fortement dégradé.

La reconnaissance effectuée dans le cadre du chantier de creusement de la

galerie hydraulique de Salazie-Amont (voir annexe 2) constitue un exemple

de mise en œuvre d’une telle disposition.

Événements ou conséquences redoutés Exemples de prise en compte par la conception machine

Fontis / Tassements Mesure de la quantité de matériau excavéFontimètreMesure et enregistrement : volume/pression injection mortier bourrage

Cavités Sondage à l’avancementPassages pour foreuses et outils nécessaires pour le traitement de terrainContrôle des pressions de confinement

Usure Dispositifs de protection, de contrôlePossibilités de maintenanceOutils d’usure renforcésTémoin d’usure de tête, de racleur

Collage / colmatageDifficulté marinage

Géométrie de la tête d’abattageDispositifs spécifiques améliorant la circulation des matériaux dans la chambre d’abattage et/ou l’adjuvantation (à adapter selon le mode de fonctionnement pression de terre / boue / mode ouvert…)

Blocage(roche convergente)

Géométrie adaptée du bouclier (longueur/conicité…)Différents dispositifs pour obtenir une surcoupe importantePoussée et couple surdimensionnés (conséquence sur les voussoirs)Injection latérale de lubrifiant

Élémentsanthropiques

Passages pour foreuses et outils, accès depuis bouclierGéométrie des ouvertures de la tête d’abattage (taille / calibrage…)Ergonomie de la chambre pour faciliter les interventions



Lorsqu’à l’inverse, les reconnaissances sont réalisées depuis l’intérieur du

tunnel (ou de la galerie), c’est à dire depuis l’avant du tunnelier, les méthodes

et moyens de reconnaissance sont très fortement contraints par l’exiguïté

de l’espace disponible et par les exigences de la production. Il convient donc

d’adapter ces moyens et méthodes aux conditions particulières des tunne-

liers et réciproquement de concevoir ceux-ci en intégrant les dispositions

permettant de faciliter la mise en œuvre des méthodes et moyens envisagés.

Sachant que le front n’est que très difficilement observable (en dehors

d’opération spécifique nécessitant l’arrêt de l’avancement et un léger recul

de la roue de coupe), les reconnaissances consistent essentiellement en :

• la prise en compte des paramètres d’avancement de la machine ;

• des sondages réalisés au travers de la roue de coupe ou de la jupe du

tunnelier ;

• des sondages réalisés depuis des niches latérales ainsi que décrit précé-

demment [1] ;

• des méthodes géophysiques adaptées ;

• parfois sur l’utilisation d’un système de mesure (par exemple tiges téles-

copiques) du vide annulaire de type fontimètre pour détecter les sur-ex-

cavations et les vides.

Figure 3.3 - Sondeuse de reconnaissance axiale.

Figure 3.4 - Sondeuse de reconnaissance inférieure.

Lorsque la reconnaissance à l’avancement s’avère nécessaire, c’est à dire

lorsqu’il a été identifié des risques résiduels présentant un niveau de risque

important, il convient :

• de déterminer pour chaque risque identifié, les méthodes de reconnais-

sances les plus pertinentes pour détecter et/ou caractériser l’occurrence

des événements redoutés, le choix du type de reconnaissance devant être

adapté à la problématique et au contexte (voir § 4) ;

• de décider lors de la conception de la machine, des spécifications tech-

niques à adopter sur la machine pour permettre la mise en œuvre des

méthodes choisies.

Le programme des reconnaissances doit être défini en respectant les consi-

dérations générales suivantes :

• Le programme de mesure et les sections à reconnaître sont définis de

telle sorte que les résultats attendus puissent être considérés comme re-

présentatifs.

• Les mesures ne doivent pas être faussées par l’activité du chantier.

• La fréquence des mesures est déterminée en fonction de la variabilité

des valeurs.

• L’exploitation et la distribution des données sont assurées par un système

garantissant à toutes les parties prenantes au projet d’avoir les données

en temps réel voire légèrement différées afin que les prises de décisions

soient rapides.

Le retour d’expérience semble montrer que le recours à une reconnaissance

à l’avancement à caractère systématique sur toute la longueur de l’ouvrage

constitue l’exception. Ceci s’explique sans doute par le fait, déjà évoqué,

que les opérations de reconnaissance perturbent fortement l’avancement

(arrêt complet, de 4 à 6 heures pour un sondage destructif de 40 mètres de

longueur par exemple), ce qui est souvent en contradiction avec l’objectif

de réduire le délai global et celui d’éviter les arrêts pour avoir un meilleur

comportement des terrains excavés. Ainsi dans la très grande majorité des

cas la reconnaissance à l’avancement est limitée à des zones particulières

identifiées soit lors des reconnaissances initiales soit lors de la réalisation.

À titre d’exemple, certains chantiers où il a été réalisé une reconnaissance à

l’avancement sont présentés en annexe 2.

Sour

ce :

CETU

201

2 So

urce

: CE

TU 2

010

4 - Inventaire des moyens de reconnaissance

Les méthodes de reconnaissance à l’avancement sont peu nombreuses,

avec peu de retour d’expérience et semblent n’avoir que peu progressé de-

puis le Projet EUPALINOS. Pour autant, l’inventaire suivant fait une synthèse

de l’état actuel de nos connaissances sur le sujet. Par ailleurs, dans le cadre

du projet NeTTUN soutenu par la Commission Européenne (Septième Pro-

gramme Cadre pour la Recherche, le Développement Technologique et la

Démonstration sous la Convention de Subvention 280712), il est engagé un

travail de recherche visant le développement d’un système de prédiction de



terrain avec les objectifs suivants : le couplage de méthodes géophysiques

complémentaires pour acquérir les données, l’interprétation automatisée

des données brutes et le fonctionnement en temps masqué sans impact sur

l’avancement du tunnelier.

4.1 - Méthodes directes

4.1.1 - Observations directes à front ou en parementLes observations à front sont limitées au travers des ouvertures de la roue

de coupe durant les opérations de maintenance. Elles ne sont possibles que

pour les tunneliers ouverts. Ces observations ponctuelles ne permettent pas

pour autant d’effectuer un levé détaillé du front, du fait de l’encombrement

du tunnelier. Ces observations sont plus utiles à la mise en place du soutè-

nement qu’au pilotage du tunnelier.

Dans le cas de tunneliers sans soutènement (roche dure à grippeurs),

comme à Rizzanese en Corse par exemple, les levés géologiques effectués

en parement apportent une connaissance précise mais qui n’est utile que

pour la vie et l’exploitation de l’ouvrage ou encore pour la conception et la

réalisation postérieures d’un autre ouvrage parallèle ou proche.

Dans le cas de tunneliers de type bouclier, l’analyse du marinage (pesage

marin, examen des cuttings) apportent des informations moins précises

qu’un levé de parement mais sont tout aussi utiles pour identifier les for-

mations creusées, les changements de terrain ou encore pour contrôler les

volumes excavés. Les interventions dans la tête pour des reconnaissances

visuelles sont très limitées (conditions hyperbares, limitées aux mainte-

nances, problème de sécurité…).

Figure 4.1 - Vue du parement tunnelier roche dure.

4.1.2 - Paramètres « machine »Les tunneliers bénéficient quasi systématiquement d’un système d’enregis-

trement des paramètres liés au creusement.

Il s’agit de programmes d’aide à la navigation (pouvant passer en mode

automatique avec action sur les pressions de vérins), de suivi en temps réel

d’une chaîne d’acquisition des données des paramètres mécaniques, des

fluides et solides (marin, bentonite, boue, eau, polymères, volume, densi-

té…) et de visualisation des courbes de tendance.

De ce fait, les paramètres enregistrés sont extrêmement nombreux (près

d’un millier).

L’avancement des tunneliers en roche dure est tout particulièrement dépen-

dant de la résistance et du degré de fracturation du terrain ; de ce fait les

paramètres à suivre dans le cadre d’une reconnaissance sont :

• la vitesse d’avancement (mm/min)

• le couple (kN.m)

• le pas de pénétration (mm)

• la poussée sur la tête (kN)

• la poussée totale (kN)

• l’énergie (MJ/m3)

On peut aussi travailler sur des couples de paramètres (par exemple pous-

sée/pénétration, frottement sur bouclier…).

Ces paramètres sont aussi dépendants de l’usure des outils. Cette remarque

est à prendre en compte avant de fournir une interprétation hâtive de ces

enregistrements.

En confinement, la rhéologie de la boue ou du cake et l’interaction sol/confi-

nement sont des éléments à contrôler (par exemple, suivre la rhéologie de

la boue et les pertes dans le terrain permettent d’appréhender de façon

grossière la fracturation globale et l’ouverture des fractures du massif).

Dans tous les cas, l’examen des produits de marinage ainsi que leur pesage

en continu constituent également un moyen de suivre le contexte géolo-

gique traversé et de contrôler les volumes de terrain excavés.

Le guidage de la machine (déviation, montée ou plongement) est aussi lié

à un changement des conditions géologiques/géotechniques de l’environ-

nement.

Ces informations sont visibles sur le tableau de bord du tunnelier. Elles

doivent être partagées (au moins pour les paramètres les plus importants),

via un réseau informatique, entre les spécialistes de l’entreprise mais aussi

de la maîtrise d’œuvre ou du maître d’ouvrage. Pour une application opti-

male, le maître d’ouvrage doit avoir précisé dans son DCE* les modalités

d’échange attendues : nature des données, format, fréquence, etc.

L’interprétation géologique/géotechnique qui en découle est ensuite réalisée

par corrélation avec les conditions attendues (coupe prévisionnelle) et par

analogie avec des conditions déjà rencontrées précédemment.

La variation de certains paramètres peut être annonciatrice de changements

dans le terrain : poussée, usure des outils de coupes… Il serait intéressant

d’étudier en temps réel ces variations de paramètres (indépendamment de

leur fonction première d’aide au pilotage) avec comme objectif principal de

voir dans ces variations de paramètres l’indice d’un changement prochain

dans le terrain et donc d’alerter sur un risque potentiel ou probable.

Toutefois il ne s’agit pas à proprement parler de reconnaissances à l’avan-

cement (ni même au droit du front) parce que les matériaux correspondant

aux données exploitées (paramètres machines) ont déjà été excavés et se

situent donc en arrière du front ! Cependant l’analyse à l’avancement de

ces données permet de faire des recoupements et de valoriser le retour

d’expérience pour en faire un élément d’aide à la décision dans la poursuite

du pilotage du creusement.

Sour

ce :

CETU

201

0

*DCE : Dossier de Consultation des Entreprises


RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1So

urce

: CE

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4.1.3 - Méthodes directes par sondagesComme déjà rappelé – cf § 3.2.3. – les principes des méthodes de recon-

naissances par sondages sont identiques à ceux présentés dans la recom-

mandation précédente [1] et certaines dispositions qui y sont décrites de-

meurent applicables dans le cadre d’un chantier mécanisé (exemple de la

Galerie de Salazie, annexe 2).

Cependant les machines de forage utilisées sur les tunneliers ont leurs spé-

cificités en raison de la place (réduite) disponible derrière le bouclier ou

derrière la jupe. Ceci impacte la dimension, la puissance, l’orientation de

la reconnaissance, la nature des tiges utilisées et la longueur des recon-

naissances. Bien qu’il soit possible d’effectuer des sondages destructifs ou

carottés, l’emploi de sondages destructifs est beaucoup plus courant du fait

de la rapidité d’exécution et de la simplicité de la méthode. Le temps consa-

cré à la reconnaissance est ainsi plus compatible avec les temps consacrés

à la maintenance. Pour autant, dans le cas de reconnaissances spécifiques,

le sondage carotté est à privilégier. Dans ce cas cela nécessitera sans doute

l’intervention d’un entreprisse spécialisée afin d’assurer l’obtention de

carottes de bonne qualité.

Le principe d’une reconnaissance par sondage est d’avoir prévu à la concep-

tion du tunnelier l’emplacement d’une ou plusieurs sondeuses, disposées en

arrière de la tête, permettant de réaliser :

• des sondages inclinés à travers la jupe d’une quarantaine de mètres de

longueur. Ces sondeuses peuvent également permettre de réaliser du

boulonnage de dièdre rocheux (changement inclinaison forage) ;

• des sondages axiaux à travers la roue de coupe sur des longueurs de

40 mètres environ.

Les enregistrements des paramètres de forage sont collectés et analysés.

Les cuttings sont observés et éventuellement conservés. A ce titre, il peut

être utile de prévoir des dispositifs pour les collecter à la sortie du sondage.

Comme dans la précédente recommandation, ces sondages peuvent être

complétés par quelques diagraphies (gamma-ray en particulier) pour préci-

ser et compléter la seule description géologique des cuttings.

Figure 4.2 - Sondeuse de reconnaissance (en jaune).

4.2 - Méthodes indirectes de reconnaissance

4.2.1 - Remarques préalables sur les méthodes indirectes de reconnaissanceLes reconnaissances à l’avancement visent à détecter, le plus loin possible

en avant du front de taille, l’occurrence de conditions géotechniques diffé-

rentes de celles régnant au droit du front et susceptibles de nécessiter à

court ou moyen terme des adaptations dans le pilotage de la machine. En

dehors des méthodes directes par prélèvement d’échantillons et caractéri-

sation en laboratoire, les variations de conditions géotechniques ne peuvent

être détectées que par la mise en évidence de contrastes révélés par des

mesures physiques à distance.

Trois techniques pour détecter des contrastes dans le terrain sont dispo-

nibles, elles s’appliquent directement au front :

• l’étude de la propagation du champ de contraintes généré par la source

sismique : la sismique par réflexion sur les discontinuités, les blocs ou

les vides du fait des différences de vitesse de propagation dans ces dif-

férentes entités ;

• l’étude de la propagation du champ électromagnétique : le radar, égale-

ment par réflexion sur les discontinuités, les blocs, ou les vides, du fait des

différences de permittivité électrique dans ces différentes entités ;

• la forme du champ électrique et magnétique, généralement par mesures

de la résistivité électrique à condition que ce que l’on cherche présente un

contraste de résistivité.

L’idéal est de pouvoir « calibrer » ces mesures par croisement avec des

zones reconnues par sondages carottés.

Mais le retour d’expérience et l’analyse de la bibliographie montrent que

le plus souvent l’application de telle ou telle technique demeure limitée à

un exemple de cas isolé et avec des résultats plus ou moins probants (cf.

Annexes 1 et 2). Il apparaît en effet que les difficultés techniques de mise en

œuvre, d’exploitation et d’interprétation n’ont pas permis à ce jour d’iden-

tifier une méthode, ou une combinaison de méthodes, susceptible d’être

recommandée de manière quasi universelle. Ceci est en partie dû au fait que

des conditions géométriques et/ou géotechniques différentes ne fournissent

pas nécessairement des contrastes de vitesse de propagation (sismique ou

radar) ou des contrastes des résistivités. La démarche normale serait donc,

en première phase, l’identification et la localisation des contrastes ou ano-

malies, puis en seconde phase d’essayer de leur attribuer une signification

géologique, cette seconde opération étant généralement beaucoup plus dif-

ficile que la première.

En conséquence, les considérations développées ci-après - présentation

des techniques et tableau d’adéquation - donnent des orientations quant à

l’adéquation du principe de mesure des techniques proposées à la détection

de l’événement redouté mais ne fournissent pas d’information relative aux

dispositions de mise en œuvre.

Celles-ci sont succinctement présentées dans les fiches descriptives des

méthodes données en annexe 3. En revanche, ces fiches ne donnent aucune

indication quant aux coûts et délais. En ce qui concerne ces coûts et ces

délais, il est conseillé de consulter directement les opérateurs sur la base du

programme de reconnaissance pour obtenir des informations actualisées et

adaptées au chantier.

4.2.2 - La sismique réflexionPrinc ipes

La sismique réflexion étudie les réflexions d’ondes sismiques sur des miroirs,

exactement comme en optique (ou plus généralement en électromagnétique).



Cette technique est extrêmement utilisée par les pétroliers, mais à des pro-

fondeurs supérieures à 1000 mètres. À ces profondeurs les ondes réflé-

chies arrivent en quelques centaines de millisecondes, durée suffisante pour

identifier les ondes réfléchies qui arrivent significativement après les ondes

directes et les ondes réfractées.

A faible profondeur, la sismique réflexion est peu utilisée car sur une dis-

tance de quelques dizaines de mètres, l’onde réfléchie arrive dans le paquet

d’ondes réfractées et ne peut être visible qu’après un traitement lourd et une

multiplication des tirs.

En galerie souterraine, le traitement permettant d’identifier les ondes

réfléchies est un peu plus facile du fait que les terrains de surface, dits lents,

ne sont pas traversés et que des dispositifs permettant de multiplier les tirs

peuvent être mis en place.

Pour déterminer la vitesse de propagation de l’onde réfléchie ou réfractée en

compression comme en cisaillement, il est préférable d’utiliser des disposi-

tifs de mesure assez longs.

En tunnel, comme par définition les galeries sont longues, il est naturel

d’utiliser la galerie dans sa longueur. Toutefois, c’est surtout au front que

l’on a besoin de renseignements, et au front de taille on ne dispose que du

diamètre de la galerie pour installer un dispositif.

D’autres paramètres sont à prendre en compte :

• Le champ de contraintes généré par la source sismique se propage sans

difficulté dans le terrain, mais s’atténue avec la distance ; le recours à

l’explosif est utile, mais présente parfois des inconvénients pour l’envi-

ronnement.

• La vitesse de propagation de l’onde de compression (onde P) est plus éle-

vée que celle de l’onde de cisaillement (onde S) ; l’onde de compression

arrive donc toujours avant l’onde de cisaillement qui est de ce fait peu

visible.

• La source sismique peut produire plus ou moins d’ondes de compression

ou d’ondes de cisaillement.

• Il n’y a pas de procédé permettant simplement de différencier les ondes de

réfraction et les ondes réfléchies sur des courtes distances sans disposer

de nombreux capteurs largement répartis et il n’y a pas de procédé détec-

tant seulement l’onde de compression ou l’onde de cisaillement.

• La taille des structures détectables dépend de leur forme, de leur distance

à la source, de la vitesse de propagation dans le terrain, du contraste

entre leur propre vitesse de propagation et celle du terrain, du contenu

en fréquence d’un signal émis et filtré, du bruit et de leur appartenance

à une famille (un ensemble de blocs se détecte alors qu’un bloc isolé ne

se détecte pas). Pour donner un ordre de grandeur, un bloc de 2 mètres

de diamètre à 10 mètres du front est probablement difficilement détec-

table surtout dans un terrain de vitesse sismique élevé. Le même bloc à 3

mètres du tunnelier dans un terrain argileux est détectable plus facilement

sous réserve d’une bonne disposition de capteurs.

Les différents procédés de reconnaissance sismique décrits en annexe

3 constituent en fait des choix différents par rapport à ces différentes

contraintes.

Dispositif sismique idéal

L’idéal serait de pouvoir installer un dispositif sismique au front du tunnel,

forcément solidaire du tunnelier, mais découplé de lui au moment des en-

registrements et permettant de parfaitement analyser les ondes réfractées

et réfléchies, les ondes de compression et les ondes de cisaillement de

manière à obtenir des vues du terrain et de déterminer les caractéristiques

sismiques, élastiques et visqueuses du terrain. C’est malheureusement

difficile à imaginer car sur des courtes distances les ondes P, les ondes S,

les ondes réfractées et les ondes réfléchies ne sont pas nettement séparées.

Dans la figure 4.3, la partie de gauche montre un dispositif apparemment

idéal mais irréaliste car les lois de l’optique géométrique sont telles qu’il

est impossible d’obtenir une vue complète de l’interface. La partie de droite

montre en pointillé des zones non détectables et en continu des zones

détectables ; un ou plusieurs récepteurs peuvent être ajoutés à l’arrière

pour enrichir l’information. L’information complète sur une transition

sismique dans les terrains ne peut être obtenue, elle est forcément limitée

aux interfaces qui renvoient les ondes réfléchies (ou réfractées) vers le front

du tunnelier.

Toutefois le tunnelier présente un avantage car sa tête tourne et un dispositif

solidaire de la tête peut situer dans l’espace le plan de l’interface, ce que ne

peut faire un simple dispositif sismique immobile. En ajoutant des capteurs

latéralement dans la galerie les possibilités de détection sont améliorées.

Des informations complémentaires à l’interprétation des mesures peuvent

être apportées en travaillant sur :

• les ondes de compression puis les ondes de cisaillement, celles-ci n’ayant

pas le même comportement dans un fluide.

• le contenu fréquentiel du signal, d’autant que le facteur distance joue peu

car plus les fréquences sont élevées plus le matériau est intrinsèquement

continu et de caractéristiques visco-élastiques élevées.

• les atténuations d’onde liées à la viscosité.

Figure 4.3 - Réflexions sismiques aux interfaces.



Les dispositifs suivants représentent des choix faits parmi les options dis-

ponibles.

Dispositifs sismiques possibles

Compte tenu des contraintes évoquées, tous les dispositifs techniques

connus actuellement appartiennent à l’un des types suivants et schématisés

en figure 4.4 :

• Type 1 latéral - réflexion : C’est de la sismique réflexion ; les géophones

sont étalés dans l’axe de la galerie ; le signal est produit par de l’explosif

mis dans des forages courts réalisés depuis la galerie et assez éloignés

du front. Comme l’onde réfractée arrive la première, elle est utilisée pour

calculer la vitesse de propagation de l’onde de compression. Un proces-

sus itératif permet d’affecter une vitesse correcte aux ondes réfléchies et

de déterminer la forme et la position des réflecteurs. Inconvénients : la

visibilité vers l’avant du tunnelier est réduite et l’explosif engendre des

contraintes vis-à-vis de la sécurité.

• Type 2 frontal et latéral - réflexion : C’est le même système que

précédemment en ajoutant un dispositif sismique au front du tunne-

lier. Pour intéresser la zone du front la source ne doit pas en être trop

éloignée et ne permet donc pas l’utilisation d’explosif. Le dispositif installé

est moins long que dans le type latéral. L’emploi d’une source mécanique

conduit généralement, à terrain équivalent, à des fréquences plus élevées

qu’avec l’explosif. On obtient ainsi une meilleure résolution mais une

profondeur d’investigation plus faible.

• Type 3 frontal - réflexion : Le dispositif sismique est uniquement installé

au front du tunnelier. La source sismique est optimisée pour produire des

hautes fréquences, ce qui améliore la capacité de détection. C’est typique-

ment le schéma du cas idéal, mais avec ses possibilités réduites par les

lois de l’optique géométrique (cf. ci-dessus).

• Type 4 frontal - réfraction (pour mémoire) : En utilisant un émet-

teur moins puissant, seules les données de l’onde directe ou de l’onde

réfractée sont transmises et exploitées. Cela permet de reconnaître la

zone désorganisée sur les premiers décimètres en avant du front de taille.

Résultats

Les résultats fournis par ces quatre procédés comprennent tout ou partie

des informations suivantes :

• Profil des ondes P et plus rarement des ondes S au droit du dispositif ;

• Profil des paramètres mécaniques du terrain, dérivé à partir de la vitesse

des ondes P et S ;

• Caractérisation géométrique des réflecteurs principaux ;

• Représentation en 2D (plan et sections) ainsi qu’en schémas 3D mon-

trant l’intensité et la distribution du coefficient de réflectivité du secteur

investigué.

Comme souligné précédemment, les dispositifs les plus longs (types 1 et 2)

et qui utilisent l’explosif fourniront des résultats loin devant et sur le côté du

tunnel (plusieurs dizaines de mètres en avant du front, voire jusqu’à 100 –

150 mètres dans les meilleures conditions). Celui limité à la tête du tunnel

(type 3 : choc du marteau de plus haute fréquence) sera plus précis, mais

plus local.

4.2.3 - Le radarPrincipes

Le radar est une autre méthode de propagation, celle du champ électroma-

gnétique qui renseigne sur les contrastes électromagnétiques, la permittivité

électrique en l’occurrence, liés à la nature même du matériau et non à ses

propriétés mécaniques.

Les lois de l’optique géométrique sont rigoureusement identiques pour le

radar et la sismique, les longueurs d’onde sont du même ordre de grandeur.

Les différences sont les suivantes :

• Le sol est un milieu peu favorable pour le radar, car le terrain conduit

l’électricité ce qui en ferait un « semi-conducteur » si le terme n’avait pas

une autre signification. Plus le terrain est conducteur (argileux), plus l’onde

radar est atténuée, l’atténuation du signal en fonction de la distance est

beaucoup plus importante avec le radar qu’avec la sismique. Les portées

ne dépassent pas 5 mètres même si l’on peut trouver des cas favorables.

L’avantage du radar est qu’il travaille dans un monde qui ignore les com-

Figure 4.4 - Différents procédés de reconnaissance sismique.

Les informations

spécifiques sur

chacun de ces

procédés sont

présentées en

Annexe 3.



portements mécaniques, ce qui lui permet d’être intégré dans la roue de

coupe du tunnelier.

• La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques est unique, la

composante magnétique du champ se propage à la même vitesse que

la composante électrique à la différence du champ de contraintes qui se

déplace à une vitesse différente suivant que la déformation est trans-

versale (onde S) ou longitudinale (onde P) à la direction de propagation.

L’image radar est donc plus propre, moins bruitée et plus facilement im-

médiatement exploitable.

Ainsi une argile et un calcaire se différencient grâce à leurs caractéristiques

électromagnétiques différentes. Il n’en va pas de même pour un sable sec

et un calcaire qui ne se différencient guère d’un point de vue électroma-

gnétique.

Dispositif radar

Des quatre schémas de la Figure 4.4 concernant la sismique, les deux

premiers doivent être éliminés du fait que l’atténuation du signal radar est

trop forte pour permettre cette géométrie d’acquisition. Le quatrième sché-

ma qui présente la réfraction n’est pas exploitable car l’onde directe entre

l’émetteur et le récepteur est trop puissante et représente en pratique un

bruit à éliminer. Seul le schéma de gauche de la figure 4.5 est à retenir pour

le principe d’un dispositif radar.

Une conséquence de la forte atténuation de l’onde est que sa capacité de

détection des petits objets décroît avec la distance de ces objets. Les hautes

fréquences sont très rapidement atténuées mais donnent des informations

précises sur les petits objets, les basses fréquences nécessaires pour dé-

tecter à plus de 5 mètres ont une capacité moindre de détection des petits

objets.

Résultats

La simplicité du dispositif est telle que les résultats ont un aspect identique

à ceux de radar de forages ou de forages dirigés ; le signal ne comprenant

pas de superposition ondes réfléchies-ondes réfractées, ondes P – onde S,

les résultats sont des images plus ou moins grossières du terrain, dépendant

essentiellement des contrastes électromagnétiques et de l’importance du

traitement du signal effectué.

4.2.4 - La résistivité électriquePrincipes

Les méthodes de résistivité électrique mesurent la forme et l’évolution d’un

champ électromagnétique statique produit par des électrodes A et B. (fig.

4.6) Une tension U est mesurée sur des couples d’électrodes (M-N, P-Q) ain-

si qu’une intensité I entre deux électrodes (A-B). Ceci permet de calculer des

résistances R, assez facilement pour des résistivités apparentes (pseudo-

résistivité) et beaucoup plus difficilement pour des résistivités « vraies ».

Il n’y a pas d’onde, donc pas de notion de distance parcourue, de vitesse de

propagation, de surface réfléchissante, de géométrie à proprement parler.

Le résultat est une variation continue et plus ou moins forte de la valeur

du champ de résistivité apparente et seule l’interprétation détermine une

frontière.

Pour être utile en reconnaissance à l’avancement il faut que la structure

recherchée présente un volume important et présente un fort contraste de

résistivité avec le milieu encaissant. Le cas type est la poche volumineuse

d’argile (résistivité 0,1 à 10 Ohm.m) au milieu d’un encaissant franchement

calcaire (résistivité supérieure à 1000 Ohm.m), présentant un rapport de

résistivité de l’ordre de 1000.

Dispositif électrique focalisé

Les systèmes électriques consistent en un équipement de la roue de coupe

et de la jupe du tunnelier permettant de faire des mesures de résistivité et

de polarisation en avant du front de taille. Les mesures sont effectuées au

moyen d’électrodes fixées sur des molettes électriquement isolées de la

roue de coupe et sur la jupe du tunnelier puis une électrode retour renvoyée

très à l’arrière dans la partie revêtue de voussoirs. Les données sont ren-

voyées en surface où se fait, après un calibrage, le traitement des résultats

et leur interprétation.

Des électrodes en surnombre sont ajoutées pour obliger le champ élec-

trique à se comporter comme sur le schéma inférieur de la figure 4.6 et non

comme sur le schéma supérieur. Les lignes de courant (en rouge) pénètrent

plus profondément dans le terrain et forment en 3 dimensions des faisceaux

qui peuvent s’étendre jusqu’à 10 mètres de profondeur. C’est ce qu’on

appelle le dispositif électrique focalisé.

Figure 4.5 - Un seul procédé de reconnaissance radar (à gauche) ; ajouter une antenne latéralement (à droite) semble impossible, distance trop longue.



Figure 4.6 - En haut : dispositif de résistivité électrique classique – En bas : dispositif de résistivité électrique focalisé.

En haut sur la Figure 4.6, un dispositif classique est présenté avec les élec-

trodes de courant qui produisent le champ ; la résistivité est calculée à partir

des mesures de tension effectuées entre les électrodes M et N ou P et Q

pour un courant circulant entre les électrodes A et B. En bas sur cette même

Figure 4.6, le même système est schématisé avec cette fois plusieurs élec-

trodes de courant obligeant les lignes de courant reliant A et B à se déformer

et à pénétrer plus dans le terrain en face du point de mesure. Si le schéma

est correct il n’entend pas représenter fidèlement le comportement réel du

champ électrique. En trois dimensions, des couronnes d’électrodes alterna-

tivement chargées positivement et négativement sont mises en place, ce

qui produit un faisceau de lignes de courant, que des électrodes de tension

mesurent par ailleurs.

Résultats

C’est le résultat d’un traitement dans lequel interviennent des traitements

mathématiques lourds ; le résultat n’est pas une image mais des variations

de champs matérialisés par des équipotentielles, comme un champ hydros-

tatique par exemple.

Une telle méthode peut détecter des graviers résistants dans une matrice

conductrice (argile) si la quantité de gravier est suffisante ; en aucun cas

elle ne peut détecter des graviers dans une

matrice sableuse, ou un boulder isolé dans

de l’argile d’autant que près du tunnelier

cette méthode ne peut être insensible à sa

masse métallique.

4.3 - Autres méthodes

L’instrumentation des outils de coupe d’un

bouclier permet de mesurer en temps

réel l’usure de ces outils et l’effort appli-

qué sur ceux-ci. En fonction de cette usure et de la poussée mesurée par

ailleurs, il est possible de suivre l’évolution des caractéristiques des terrains

rencontrés. Le procédé permet d’établir des cartographies du front taille

qui est en train d’être excavé et d’organiser au mieux les interventions de

maintenance.

Comme l’exploitation des « paramètres machine », les informations

fournies par l’instrumentation des outils de la roue de coupe ne constituent pas

réellement une reconnaissance à l’avancement puisque les terrains concer-

nés sont excavés concomitamment à l’enregistrement, mais ces données

permettent de détecter des variations dans le comportement des matériaux

rencontrés et éventuellement inciter à modifier les paramètres de pilotage

de la machine ou alerter sur la probabilité d’occurrence d’un événement

redouté.

4.4 - Essais in situ complémentaires

Les essais in situ complémentaires tels que les essais hydrogéologiques,

les essais dilatométriques ou les mesures de contraintes par stimulation

hydraulique des fractures ne sont pas mis en œuvre sur des chantiers au

tunnelier. Ils sont rappelés ici pour mémoire en cas de rencontre d’une ano-

malie particulière qui nécessiterait des reconnaissances plus poussées,

probablement en lien avec un fonctionnement en marche dégradée du

tunnelier. Il est rappelé que les détails techniques sont présentés dans la

précédente recommandation [1].

4.5 - Adéquation des moyens aux besoins

Le tableau ci-après présente l’adéquation des méthodes de reconnais-

sances à la détection des événements redoutés pour les tunneliers ouverts

et confinés.Figure 4.7 - Usure des outils de coupe.

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5 - Recommandations

Le présent chapitre se décompose en quatre parties concernant :

• le rappel du rendu des études de conception,

• le contenu du document de consultation,

• le principe de la rémunération,

• et un exemple de démarche.

5.1 - Études de conception (jusqu’au document de consultation)

Compte tenu des difficultés d’exécution des reconnaissances à l’avance-

ment à partir d’un tunnelier largement évoquées précédemment, il apparaît

que l’objectif de lever toutes les incertitudes avant le lancement de la réa-

lisation des travaux doit être expressément recherché et si possible atteint.

Pour ce faire il est recommandé de procéder conformément aux recom-

mandations AFTES n° GT32.R2F1 [4] en mettant en œuvre le processus de

management des risques dès le tout début des études, et en en respectant

la méthodologie, à savoir :

• élaborer un modèle géologique prévisionnel à chaque phase d’étude et

notamment dès la toute première, même si les données sont largement

incomplètes ;

• identifier très tôt les incertitudes majeures sur lesquelles devront être

concentrées les principales actions de reconnaissance destinées à réduire

le niveau de risque ;

• procéder de manière itérative en ne définissant une nouvelle campagne de

reconnaissances qu’après avoir :

- totalement exploité la précédente,

- en avoir synthétisé les résultats dans le modèle géologique prévisionnel

actualisé,

- identifié, analysé et apprécié les risques afin de déterminer les ac-

tions de traitement à entreprendre. Les actions de traitement consistent

comme indiqué ci-avant -cf. § 3.2.1 et 3.2.2 – essentiellement en des

reconnaissances spécifiques et des spécifications techniques pour la

conception de la machine.

Si en dépit de tous ces efforts le niveau des risques résiduels demeure élevé

parce que certaines reconnaissances n’ont pu être exécutées en raison de

contraintes environnementales ou d’urbanisme par exemple ou bien parce

que leur multiplication était irréaliste en raison de la grande profondeur ou

de très fortes difficultés d’accès en surface, il convient de faire reposer les

mesures de traitement visant à réduire le niveau des risques résiduels sur

les reconnaissances à l’avancement et sur les spécifications techniques

telles que définies au § 3.2.2.

L’étape de management des risques s’avère incontournable pour justifier la

nécessité de reconnaissances à l’avancement.

5.2 - Dossier de consultation des entreprises

Dans le document de consultation établi par le maître d’ouvrage doivent

figurer les mesures de traitement des risques résiduels identifiés à l’achève-

ment des études de conception lors de la finalisation du registre des risques.

Ces mesures de traitement des risques résiduels à mettre en œuvre lors de

la réalisation comportent :

• les spécifications techniques jugées nécessaires et devant être intégrées

à la conception et à l’équipement de la machine de creusement,

• et les reconnaissances à l’avancement.

Les reconnaissances à l’avancement ainsi que les spécifications techniques

jugées nécessaires pour réduire le niveau des risques résiduels doivent être

précisément définies dans les documents de consultation de manière à ce

que les candidats soient en mesure de tenir compte de ces exigences dans

leur offre. Néanmoins, lors de la mise au point du marché, ces spécifications

peuvent être ajustées, d’un commun accord entre les acteurs du projet. De

la même manière les obligations de l’entreprise quant aux procédures envi-

sagées pour le pilotage du chantier doivent être précisées dans le document

de consultation et éventuellement amendées lors de la mise au point du

marché.

En ce qui concerne les reconnaissances à l’avancement, le document de

consultation doit précisément indiquer :

• le programme des reconnaissances à l’avancement,

• l’ensemble des procédures d’exploitation et de diffusion des résultats de

ces reconnaissances,

• la méthode d’analyse des offres des candidats et les critères techniques

de choix,

• la liste des éléments de réponse devant figurer obligatoirement dans

l’offre du candidat (sous peine d’élimination en cas d’absence).

5.2.1 - Programme des reconnaissances à l’avancementEn cohérence avec l’appréciation des risques, l’identification des risques

résiduels et avec les spécifications techniques de la machine, le programme

des reconnaissances à l’avancement figurant dans les documents de

consultation doit :

• définir l’objectif de chaque action de reconnaissance, c’est à dire l’infor-

mation recherchée (valeur à mesurer, indice à détecter, etc.) pour per-

mettre la réduction du niveau de risque,

• délimiter la zone où chaque action doit être mise en œuvre et fixer la

fréquence de mise en œuvre au sein de la zone indiquée, préciser no-

tamment s’il s’agit d’une reconnaissance systématique ou au contraire

ponctuelle dédiée à une zone singulière,

• définir le cas échéant les zones « tests » au sein desquelles il sera pos-

sible de calibrer les méthodes indirectes par croisement des résultats de

sondages carottés.

• décrire le type de méthode à mettre en œuvre si celle-ci est suffisamment

éprouvée par l’expérience ou à défaut expliciter l’objectif à atteindre de

manière à stimuler l’innovation et l’expérimentation de nouveaux procédés.

Si les trois premiers points sont relativement faciles à satisfaire (les élé-

ments sont fournis par l’appréciation des risques), il n’en est pas de même

pour le quatrième visant à choisir une (ou des) méthode (s) et en définir les

dispositions de mise en œuvre.



En effet plusieurs facteurs contribuent à cette difficulté.

• Comme déjà mentionné, il n’existe pas de « méthode miracle » et chaque

projet constitue un cas d’espèce. Les actions de reconnaissances peuvent

être très variables d’un projet à l’autre selon la nature et le niveau des

risques résiduels considérés et nécessitent donc la définition d’un pro-

gramme spécifique à chaque cas. En conséquence, il est à chaque fois né-

cessaire de procéder à une analyse de l’adéquation des méthodes dispo-

nibles et des dispositions de leur mise en œuvre spécifiques, sachant que

en dépit de leur aptitude théorique certaines méthodes peuvent s’avérer

inadaptées compte tenu des contraintes de mise en œuvre. Notamment, il

convient de s’assurer de la compatibilité du délai de rendu de l’interpré-

tation des reconnaissances à l’avancement avec la vitesse d’avancement

du tunnelier.

• Les dispositions de mise en œuvre des méthodes envisagées doivent être

définies alors que la conception même de la machine avec laquelle les tra-

vaux seront réalisés n’est que dégrossie lors de l’élaboration du dossier de

consultation des entreprises. Ces dispositions doivent être précises tout

en étant souples pour pouvoir être prises en compte par les entreprises

candidates dans leurs offres sans pour autant en avoir évalué les impacts

de manière détaillée.

Ainsi, la définition du programme des reconnaissances à l’avancement se

déduit d’une part de l’analyse des risques en ciblant les actions nécessaires

pour permettre une réduction effective du niveau des risques résiduels et

d’autre part des spécifications techniques exigées pour la machine de ma-

nière à assurer la cohérence entre les objectifs et les moyens.

Enfin ce programme des reconnaissances finalisé lors de la mise au point

du marché doit être un document « vivant » et demande à être adapté en

fonction de l’avancement des travaux afin de tenir compte de :

• toutes les informations recueillies dans le cadre du chantier,

• et l’actualisation de l’appréciation des risques résiduels établie dans le

cadre du « suivi des risques » à partir de ces informations.

La stratégie des reconnaissances à l’avancement doit donc être adaptée

afin de rester en adéquation avec les conditions rencontrées lors des tra-

vaux. Ces adaptations sont à déterminer dans le cadre des actions d’exploi-

tation et de diffusion des résultats traitées ci-après.

5.2.2 - Exploitation et diffusion des résultatsLes objectifs de l’exploitation et de la validation des reconnaissances pour

le pilotage du chantier ne sont pas fondamentalement différents pour une

méthode mécanisée avec tunnelier de ce qu’ils sont en méthode conven-

tionnelle ; aussi pour l’essentiel les procédures décrites dans la recom-

mandation précédente – AFTES n° GT24-R1F1 : « Les reconnaissances à

l’avancement », § 3 – restent-elles pertinentes.

Ainsi le document de consultation doit indiquer explicitement les procé-

dures d’exploitation et de valorisation des données recueillies à l’avance-

ment et notamment la diffusion et le partage des données entre l’entreprise

et le maître d’œuvre (ou le concepteur du projet) ainsi que les dispositions

organisationnelles retenues pour procéder d’un commun accord aux prises

de décisions résultant de l’exploitation des données quant aux éventuels :

• ajustements à apporter au pilotage du chantier ;

• adaptations au programme des reconnaissances évoquées ci-dessus.

Le document doit en particulier préciser les dispositions organisationnelles

qui devront être mises en œuvre en cas de crise comme l’occurrence d’un

événement redouté identifié dans les risques.

Cependant, le chantier au tunnelier se distingue parce que :

• La vitesse d’avancement de la machine est telle que l’exploitation, l’in-

terprétation, le partage des connaissances et l’application au pilotage du

chantier doivent être réalisés en un laps de temps extrêmement court ;

• Les « paramètres machine » apportent de nombreuses informations sur

les conditions de fonctionnement et d’avancement – cf. § 4.1.2.–. Ces

données, en très grand nombre, sont très clairement orientées vers le

pilotage, la maintenance et la sauvegarde de la machine et de l’environne-

ment mais l’analyse des variations de certains de ces paramètres permet

de détecter également des changements dans les conditions géotech-

niques.

En conséquence, les procédures décrites en §3 de [1] et rappelées ci-avant

sont à adapter :

• d’une part, pour autant que faire se peut, prendre en compte les « para-

mètres machine » dans la prévision des conditions d’avancement ;

• et d’autre part, pour mettre en place une organisation, notamment en

terme de moyens humains, apte à traiter extrêmement rapidement les

données disponibles (cf § 5.2.4. ci-après).

En revanche l’exploitation différée des reconnaissances et la rétro-analyse,

sont tout à fait les mêmes que ce soit pour un chantier mécanisé au tun-

nelier ou pour un chantier en méthode conventionnelle, il convient donc de

se reporter à la recommandation précédente - cf. « AFTES n° GT24-R1F1 -

§ 3.2 et 3.3 [1].

5.2.3 - Analyse des offres et critères de choixLe règlement de consultation (RC) détermine la méthode d’analyse des

offres ; il précise la liste des critères de choix des offres et la pondération de

ces critères dans la notation globale.

Il est recommandé pour les reconnaissances à l’avancement :

• qu’un sous-dossier spécifique aux reconnaissances à l’avancement

figure explicitement dans le mémoire technique de l’offre des candidats,

ce sous-dossier dont le contenu est défini au RC, constitue le « projet de

reconnaissance » du candidat, il doit faire l’objet d’une analyse spécifique

et d’une pondération propre ;

• que le critère technique de choix des offres comprenne un sous-critère

propre au « projet de reconnaissance » et que le poids de ce sous-critère

soit significatif dans la note technique de l’offre.

5.2.4 - Éléments de réponse obligatoiresIl s’agit des éléments de réponse que le candidat doit obligatoirement pré-

senter dans son offre en respectant la forme imposée par le règlement de

consultation. Ils se présentent généralement sous la forme d’une note tech-

nique détaillée répondant explicitement au programme des reconnaissances

à l’avancement.



Sans être exhaustive la liste ci-après fournit quelques-uns de ces éléments

obligatoires pour chaque nature de prestation de reconnaissance :

• l’appropriation de l’objectif de l’action de reconnaissance, c’est à dire de

l’information recherchée pour permettre la réduction du niveau de risque,

• la définition de la zone et de la fréquence de mise en œuvre de l’action de

reconnaissance, en indiquant notamment s’il s’agit d’une reconnaissance

systématique ou au contraire ponctuelle dédiée à une zone singulière,

• la description de la méthode envisagée pour la mise en œuvre, celle-ci

étant soit directement déterminée dans le dossier de consultation (DCE),

soit proposée par le candidat dans le respect des exigences du document

de consultation,

• la description des dispositions organisationnelles nécessaires à la réa-

lisation des actions de reconnaissance et leurs impacts sur la conduite

des travaux,

• la liste détaillée des personnels impliqués dans le processus de reconnais-

sance (nom, curriculum vitae, qualification, fonction et temps de présence

sur le site …),

• la description des documents à fournir pour la diffusion des résultats (si la

forme n’est pas définie dans le document de consultation).

L’ensemble de ces éléments présentés dans son offre par le candidat consti-

tue le « projet de reconnaissance » qui a vocation (pour l’offre retenue) à être

intégré au contrat après aménagement éventuel lors de la mise au point du

marché entre le maître d’ouvrage et le titulaire.

5.3 - Rémunération

Pour garantir des prestations de reconnaissance de qualité, il convient d’en

assurer une rémunération correcte. En conséquence le bordereau de prix et

le détail estimatif doivent comporter un chapitre spécifique consacré aux

reconnaissances à l’avancement et suffisamment détaillé.

Chacune des actions de reconnaissance doit être individualisée selon sa

nature et rémunérée spécifiquement en fonction de la fréquence ou/et de la

longueur de mise en œuvre.

La rémunération doit couvrir :

• la préparation et la réalisation de la prestation à l’avancement,

• l’interruption de l’avancement (perte de production),

• le dépouillement et l’exploitation des résultats.

La prestation d’ingénierie géotechnique visant à étudier l’impact éventuel

des résultats obtenus sur le pilotage du chantier doit faire l’objet d’une ré-

munération différente éventuellement globalisée au sein d’une prestation

complète d’ingénierie géotechnique (mission G3 au sens de la norme NFP

94-500).

5.4 - Exemple de démarche

La démarche générale à réaliser peut être ainsi synthétisée en deux étapes

principales (Figure 5.1) :

1. Avant le creusement (Études de

conception) :

Les reconnaissances à réaliser pendant

les études de conception doivent in-

clure les relevés de surface, l’exécution

d’investigations géophysiques, l’exécu-

tion de forages carottés ou destructifs

avec diagraphies et enregistrements de

paramètres, l’exécution de puits et/ou

galeries de reconnaissances, la réalisa-

tion d’essais in situ et/ou en laboratoire.

Comme déjà indiqué, le but de ces recon-

naissances initiales est de construire un

modèle géologique et géotechnique de

référence sur lequel le processus de ma-

nagement des risques s’applique. Ce mo-

dèle devra identifier clairement quelles

sont les incertitudes résiduelles qui sub-

sistent avant le creusement.

2. Pendant le creusement :

L’analyse des différentes méthodes d’in-

vestigation à l’avancement montre qu’on

ne dispose pas d’une méthode unique qui,

seule, permettrait d’identifier et caractéri-

ser les événements redoutés. Les limites

des différentes méthodes d’investigation,

en termes de profondeur d’investigation, Figure 5.1 - Schéma de synthèse de l’approche générale recommandée pour les reconnaissances pendant les étapes de conception et creusement des ouvrages en souterrain.



Figure 5.2 - Exemple de démarche pendant le creusement de terrains rocheux.

de fiabilité des informations fournies et de capacité de caractériser un objet

géologique du point de vue géométrique, hydrogéologique et géotechnique

font que le meilleur choix consiste bien souvent en une combinaison de

plusieurs méthodes. En particulier, comme illustré dans la figure suivante,

on recommande l’application conjuguée de :

• Méthodes indirectes (§ 4.2) dans un premier temps (Figure 5.2) : les avan-

tages de ces types d’investigation sont liés principalement :

- à la profondeur d’investigation (jusqu’à 70-100m) selon le dispositif

utilisé,

- à la capacité de fournir des données et des informations sur une zone

autour de l’axe du tunnel (en 2D ou en 3D),

- à un impact mineur, vis-à-vis du temps d’exécution de l’essai, sur

l’avancement du tunnelier.

• Méthodes directes (§ 4.1) dans un deuxième temps (Figure 5.2) : ces

méthodes, notamment l’exécution de forages carottés ou destructifs avec

diagraphies et/ou enregistrement des paramètres, permettent d’identi-

fier la position et les caractéristiques géotechniques et hydrogéologiques

d’un objet géologique et par suite de décider des mesures correctives

les mieux adaptées (Phase 3 de la Figure 5.2). Cependant la profondeur

d’investigation qui peut être atteinte de manière réaliste par ces méthodes

est assez limitée, de l’ordre de 30 – 50 m. De plus l’information fournie par

ces méthodes est ponctuelle : même dans le cas d’une application systé-

matique de ce type d’investigation, le volume de sol ou de roche reconnu

est limité par rapport à la section d’excavation. L’efficacité des forages est

donc optimale s’ils sont combinés avec les méthodes indirectes.

Par contre les limites des méthodes indirectes sont de ne pas fournir d’in-

dications univoques sur la nature et les caractéristiques géotechniques

des objets géologiques investigués et de ne pas permettre le prélèvement

d’échantillons.

Les méthodes de reconnaissance indirectes doivent donc être choisies en

fonction du contexte géotechnique. Elles peuvent être réalisées avec une

cadence régulière et leur exécution définie dans le programme des recon-

naissances à l’avancement doit être intégré dans le cycle de production de



Figure 5.3 - Exemple de démarche dans le creusement de terrains meubles avec l’application de méthodes d’investigation indirectes (Phase 1) dans le but de mieux planifier l’application des mesures de mitigation les plus adaptées (Phase 2).

la machine. Cette démarche permet d’éviter l’avancement dans des condi-

tions géologiques inconnues.

Cette démarche méthodologique s’applique particulièrement bien en tunnel

en milieu rocheux. La Figure 5.2 présente un exemple d’application de la

méthodologie à la détection d’une faille en milieu rocheux.

Les méthodes d’investigations indirectes de sismique réflexion évoquées

dans les Figure 5.2 et Figure 5.3 ci-après : TSP, TRT, ISIS, SSP ou similaires

sont présentées en annexe 3.

Lorsque les terrains ne permettent pas la réalisation de sondage à l’avan-

cement (terrain meuble aquifère par exemple), la démarche décrite ci-des-

sus n’est pas applicable à cause des difficultés logistiques et pratiques. La

démarche qui peut être recommandée se fonde alors sur les activités suivantes :

• utiliser des méthodes d’investigation indirectes (par exemple SSP -

Sonic Soft ground Probing- ou similaire - voir annexe 3 ; Phase 1 dans la

Figure 5.3) pour identifier d’éventuels événements redoutés, par exemple :

l’occurrence de gros blocs (creusement dans des dépôts alluvionnaires) ou

l’occurrence de roche dure dans une section de creusement (creusement à

proximité d’un contact irrégulier entre socle et dépôts meubles de couverture) ;

• utiliser les résultats de ces reconnaissances pour ajuster les mesures de

traitement à appliquer à la poursuite du creusement et pour redéfinir le

planning en y intégrant par exemple les arrêts pour maintenance ainsi que

d’éventuelles interventions hyperbares pour mise en œuvre des mesures

identifiées (Phase 2 dans la Figure 5.3). t



AnnexesAnnexe 1 - Bibliographie

[1] AFTES, Recommandations du GT24-R1F1, 2008. « Les reconnaissances à l’avancement » – Tunnels et Ouvrages Souterrains n° 209, p.320-365.

[2] AFTES, GT4, 2004. « Fiches signalétiques des chantiers mécanisés ».

[3] AFTES, Recommandations du GT4R3F1, « Choix des techniques d’excavation mécanisée ».

[4] AFTES, Recommandations du GT32R2F1, « Caractérisation des incertitudes et des risques géologiques, hydrogéologiques et géotechniques » – Tunnels et

Espace Souterrain n °232, p.274-314.

[5] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier « Martine » : Cylindre électrique – Réflectométrie RADAR – Rapport n° 1 -96 – A3 1 SNCF.

[6] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier « Martine » : Matériel – Sondage axial de 55 m de longueur + sondages obliques plus courts au travers de la jupe –

Rapport n° 13 – 97 - A3 2 SNCF.

[7] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier « Martine » : Résultats Réflectométrie RADAR – Cylindre électrique - Rapport n° 14 - 97 - A3 3 SNCF.

[8] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier « Martine » : Réflectométrie RADAR dans des forages destructifs provisoirement tubés et réalisés à travers la roue

de coupe grâce à des sas spéciaux. Rapport n° 32-99 - A3 4 SNCF.

[9] Chantier SNCF – RER – Eole-Tunnelier « Martine » : Synthèse - Rapport n° 44- 2000– A.3 EOLE.

[10] Chantier RATP - METEOR : Cylindre électrique - Rapport n° 3 - 97 - A3 2 RATP – Hors sujet.

[11] Métro de SIDNEY – Système CATSBY : Traitement des données sur Tunneliers - Rapport n° 28 - 98 - A2 BOUYGUES.

[12] Métro de SIDNEY – Système CATSBY : Traitement des données sur Tunneliers - Rapport n° 48 – 2000 - BOUYGUES.

[13] BPNL– Tunnel de CALUIRE : Analyse des vibrations du tunnelier pour détecter l’occurrence de cavités ou/et de zones faibles - - Rapport n° 29 – 98 - A 2 bis -

BOUYGUES – Résultats prometteurs, quelle suite a été donnée ?

[14] Aménagement Cleuson-Dixence : Tunnelier Double Jupe - Equipement postérieur au début des travaux- Forages destructifs de plus de 100 m de lon-

gueur réalisés au travers du revêtement de l’ouvrage (pas de possibilité de foration à travers la roue de coupe), glissière fixée sur les voussoirs, Réflec-

tométrie RADAR + Gamma-Ray – Conclusion « peu adaptée pour Cleuson-Dixence, plus facile avec un plus grand tunnelier » - Rapport n°16-97 - A3 4

Bonnard&Gardel.

[15] Synthèse Bibliographique sur les méthodes utilisant la roue de coupe - ANTEA - : Rapport n° 47- 99 ANTEA – Ce rapport recense les méthodes suivantes :

• Analyse des vibrations cf. BPNL Tunnel de Caluire,

• TSP 202 (Tunnel Seismic Prediction) et SSP 202 (Sonic Soft Ground Probing System) de la société AMBERG,

• Dispositif Shield Pilot de la société HAZAMA (ondes soniques + ondes de Rayleigh SASW),

• Radar sur roue de coupe (Skanska AB),

• Méthode HSP (Horizontal Seismic Profiling) – INAZAKI,

• Méthode TEM (Transient Electro Magnetic method) – WADA.

[16] Procédé BEAM (Bore-Tunneling Electrical Ahead Monitoring) - Équipement de la roue de coupe et de la jupe permettant de faire des mesures de résistivité

et de polarisation en avant du front de taille.

[17] Procédé TSP – Amberg Technologies AG - Nouvelles applications depuis 1999 (Rapport ANTEA) ?

[18] Société HERRENKNECHT

• Procédé ISIS (Integrated Seismic Imaging System),

• Procédé SSP (Sonic Softground Probing) – Cf. SSP 202,

• Procédé MWD (Measurement While Drilling) – deux sondeuses pour des sondages inclinés de 45 m de longueur,

• Procédé BORATEC (BOrehole RAdar TEChnologie) – Radar en forages : Réflectométrie, crosshole, tomographie.

[19] Procédé Mobydic - Instrumentation embarquée dans les outils de coupe.

Annexe 2 - Retour d’expérience de reconnaissances à l’avancement

A titre d’illustrations, quelques exemples de reconnaissance des principaux

évènements redoutés.

2.1 - Arrivées d’eau très abondantes

LGV Est Tunnel de Saverne

Les sondages sont réalisés avec une foreuse ATLAS COPCO 1838 installée

sur le tunnelier HK S670. C’est une foreuse mobile à roto percussion avec

des tiges de 6 pieds. Elle peut être positionnée sur l’érecteur ou dans le

bouclier comme pour notre cas - elle peut être déplacée sur 120 °.

Sur les 4 km de creusement du tunnel V1, dix-neuf sondages de 20 à

50 m de longueur, avec récupération des « cuttings » de chaque tige, ont été

exécutés ; soit sur une longueur totale de 600m environ. Ils ont permis de :



• détecter le cas échéant les conditions géologiques suivantes : faille des

Vosges et les failles, poches de sable, venues d’eau potentielles en parti-

culier au niveau du vallon de Langthal ;

• reconnaître le terrain au droit des intertubes ;

• reconnaître les changements de faciès et de formations géologiques

(Muschelkalk, Grès vosgien, Conglomérat principal et Grès intermédiaires

du Buntsandstein).

Un enregistrement et un suivi des paramètres pendant le forage ont été

systématiquement effectués. Afin de pouvoir interpréter les sondages, les

pressions du sondage ont été fixées : poussée à 50 bars, percussion à 80

bars, et rotation 100 bars. Ce sont uniquement les variations de vitesse

d’avancement qui donnent les informations sur le terrain rencontré.

Les durées du sondage sont comprises entre 3h et 4h (Préparation : environ

1h ; Forages de 40 m réalisés environ en 2h30, de 20m environ en 1h20 ;

Retrait des tiges: environ 0h30). Ces sondages ont été inclus dans la mesure

du possible pendant les cycles de maintenance et en particulier pour les

changements de molettes.

Le traitement des données a été fait avec le logiciel fourni par Herrenknecht

(logiciel ICS Trend Analyzer 3.0) et avec un tableur informatique et l’interpré-

tation des données est faite pour plus de compréhension « à la main » (voir

l’exemple ci-dessus). Une bonne corrélation a été relevée entre la « vitesse

d’avance pendant le sondage » et la « poussée par molette pendant le creu-

sement ».

DSD West Drainage Tunnel (Hong Kong)

Excavation du tunnel principal de drainage des eaux pluviale de DSD-West

Drainage à Hong Kong, réalisée par la Joint Venture Dragage Hong Kong

(BYTP) – Nishimatsu.

Le tunnel principal de 10,5 km de longueur comporte deux sections, l’une de

diamètre intérieur ID1 = 6,25m et de longueur 3,9 km, l’autre de diamètre

intérieur ID2 = 7,25m et de longueur 6,6km.

La géologie traversée est constituée de granite et de tuff (origine volcanique)

pouvant localement être affectés par une fracturation importante le long des

8 failles majeures identifiées et une couverture pouvant atteindre 300m.

C’est une roche dure à très dure, creusée avec 2 tunneliers « double

shields », le premier de 7,2m de diamètre et le second de 8,3m de diamètre.

Le tunnel est un tunnel drainé. Néanmoins, pour des raisons environnemen-

tales, le débit de fuite cumulé est limité à 300 l/min au portail.

Cela a conduit le client à exiger des sondages réalisés préalablement

à l’avancement des tunneliers et sur la totalité du projet. A l’aide de 2 son-

deuses positionnées à l’arrière de l’érecteur à voussoirs, 2 sondages, de

longueur 60 m maximum avec recouvrement sur précédents de 10 m mi-

nimum ont donc été systématiquement réalisés. Pour chaque sondage, un

critère maximum de débit d’eau a été fixé (0,2l/min/m soit max 1l/min/5m).

Dans le cas de dépassement des critères, des forages supplémentaires et

des injections ont été réalisés de façon à réduire le débit d’eau en dessous

des seuils définis.

Figure 2 - Tunnel de Saverne - sondage n°14 - courbe de vitesse d’avancement.

Figure 1 - Sondeuse dans le bouclier du tunnelier de Saverne.

Sour

ce :

SBTP

CI 2

012

Sour

ce :

SBTP

CI 2

012



La figure ci-dessus montre les sondeuses positionnées sur leur support mo-

bile à l’arrière de l’érecteur à voussoir et les zones sur le bouclier, au travers

desquelles l’accès pour forage au-devant du tunnelier est possible.

Au total, près de 25% de la longueur totale du projet a fait l’objet de traite-

ment.

Les opérations de sondages à l’avancement pouvant durer jusqu’à 1 poste

complet et celles de forage et d’injections jusqu’à 6 postes, les cadences

d’avancement des tunneliers ont fortement été affectées, entre 240 et 300

m/mois suivant les tunneliers.

Galeries de Salazie (La Réunion)

L’excavation des 2 galeries (Aval et Amont) s’est déroulée dans une série

volcanique basique constituée de basaltes zéolitisés (ou non), de brèches,

de scories, de tufs et de paléosols. Cette série est recoupée par de nombreux

dykes et a présenté localement des zones serpentinisées avec son cortège

de minéraux et de gaz nocifs. Les venues d’eau, pérennes, ont atteint 350

l/s (galerie aval) et 470 l/s (galerie amont) et ont nécessité l’arrêt des 2 tun-

neliers roche dure. Les arrivées d’eau se sont produites derrière les dykes

avec un effet de compartiments.

Devant la faible distance à excaver avant le percement, la galerie aval a été

terminée en méthode traditionnelle à l’explosif.

Par contre, la galerie amont a nécessité :

• La réalisation d’une niche pour des sondages de reconnaissance longs

équipés de sas (mesure de débit et de pression).

• Le tunnelier pour ce tunnel de petite dimension (Ø 3,60m) a été mis hors

eau pour l’entretien.

• L’excavation d’une partie du linéaire en méthode traditionnelle pendant le

temps d’immobilisation du tunnelier.

• Une fois le tunnelier reparti, une reconnaissance systématique à l’avan-

cement avec des forages moyens de 125 m (longueur prévue pour re-

connaitre une semaine de production), ayant pour but d’investiguer la

présence d’eau et réalisés par forage destructif. La réalisation de ces

sondages nécessite des préparations spécifiques et entraine au total un

minimum d’une journée d’arrêt de tunnelier.

Figure 3 - TDSD West Drainage Tunnel (Hong Kong) - Sondeuses de reconnaissance.

Sour

ce :

BOUY

GUES

Trav

aux P

ublic

s 201

2

Figure 4 - Galerie de Salazie (La Réunion)_Galerie Amont : Sondages longs équipés de sas (niche de reconnaissance au niveau du bouclier).

Sour

ce :

SBTP

CI 2

006-

2007



2.2 - Rencontres de cavités

Par cavités, sont entendus aussi bien les vides francs que les cavités avec

remplissage.

Les cavités rencontrées peuvent être de plusieurs origines et se présenter

sous des formes diverses.

Parmi les cavités d’origine naturelle, on retiendra particulièrement les

cavités ou les réseaux karstiques et les vides de dissolution. D’autres types

de cavité peuvent être d’origine anthropique, comme d’anciennes carrières

abandonnées par exemple.

Les risques liés à la présence de cavités rencontrées lors du creusement

au tunnelier peuvent se révéler relativement importants et dépendent no-

tamment :

• de la forme, de la dimension et de la position de la cavité par rapport au

tunnel ;

• du remplissage ou non de la cavité rencontrée et, dans le cas d’une cavité

remplie, du fait que ce remplissage soit en charge ou non.

Les cavités de faible dimension par rapport au tunnel mais d’extension im-

portante peuvent poser des difficultés, en particulier dans le cas de l’utilisa-

tion de tunneliers à pression de boue car la bentonite peut alors migrer dans

les vides du terrain ce qui induit une perte du confinement du front.

La rencontre d’une cavité de dimension importante par rapport au tunnel

pose la question de la stabilité de l’ouvrage et notamment de sa portance

dans le cas où la cavité se situe en partie basse (à noter qu’un cas défa-

vorable peut correspondre à celui d’une cavité de grande dimension non

interceptée lors du creusement du tunnel mais se situant à faible distance

sous le niveau de celui-ci).

Enfin, dans le cas d’une cavité remplie et «en charge», le risque est lié, d’une

part au débourrage du remplissage lorsque le tunnelier intercepte la cavité,

et d’autre part à un mauvais rétablissement de la continuité hydraulique une

fois le tunnel terminé (risque de mise en charge de l’ouvrage).

EOLE et les ouvrages du SIAPP

En région parisienne, pour EOLE et les ouvrages du SIAAP, c’est essen-

tiellement au moyen de sondages à l’avancement systématiques ou non

que s’est faite la détection de vides francs en avant du front (voir § 2.4 de

l’annexe 2).

2.3 - Occurrence de blocs

L’incertitude liée à la position et aux dimensions de blocs peut représenter

un risque notamment pour le creusement avec tunnelier à pression de terre

ou de boue.

La détection de blocs est essentiellement réalisée par reconnaissance indi-

recte (voir §4.2. méthodes indirectes de reconnaissance).

Les paramètres à prendre en compte sont : la dimension des blocs, leur

continuité, la matrice (rocheuse ou tendre), le contraste de nature des blocs

avec leur encaissant qui peut induire des contrastes de caractéristiques

électromagnétiques (résistivité, permittivité...).

Les cas favorables pour les méthodes sismique réflexion sont les bancs

continus de blocs dans une matrice tendre du fait qu’il y a un bon coefficient

de réflectivité et qu’il y aura réflexion sur toutes les fréquences donc sans

perte d’énergie.

Ce cas est également favorable pour le radar, à plus faible distance, à condi-

tion que la matrice ne soit pas trop argileuse.

La méthode BEAM est adaptée pour détecter des blocs (électriquement ré-

sistants) dans une matrice argileuse (conductrice). Dans les autres cas, la

détection est moins évidente.

2.4 - Occurrence de terrains décomprimés ou de contrastes de compacité

Prolongement de la Ligne 12

Le tunnel foré du prolongement de la ligne 12 du métro parisien, entre la

Porte de la Chapelle et la Mairie d’Aubervilliers, est établi principalement

dans le Calcaire de Saint-Ouen, les Sables de Beauchamp et les Marnes et

Caillasses. Dans le nord/est de Paris, ces deux dernières formations peuvent

contenir du gypse plus ou moins dissous. La présence de vides ou de zones

décomprimées de grandes extensions n’est donc pas à exclure.

Afin de ne pas pénaliser l’avancement du tunnelier, il a été décidé de renfor-

cer les reconnaissances initiales dans la zone potentiellement gypseuse du

projet. Le grand nombre de sondages destructifs et pressiométriques a per-

mis de révéler des zones décomprimées qui ont été traitées par injection pré-

alablement au passage du tunnelier. Malgré tout, un emplacement avait été

réservé à l’arrière de la tête du tunnelier pour l’installation d’une sondeuse.

Figure 5 - Galerie de Salazie (La Réunion) - Tableau récapitulatif des sondages de reconnaissance à l’avancement.

Sour

ce :

SBTP

CI 2

011



EOLE - RER E (Paris)

A Paris, le tunnel intergare de la ligne EOLE (RER E), construit en 1993-96,

qui assure la liaison entre les gares Magenta et Haussmann St Lazare est

un ouvrage bitube de 1670 m de longueur, réalisé au tunnelier de 7,40 m de

diamètre d’excavation, dans des terrains hétérogènes sous nappe.

A l’époque l’analyse de risque n’avait pas été formalisée par un Plan de

Management des Risques, comme le prescrit l’actuel fascicule 69 du CCTG

Travaux, mais une mission d’expertise avait été chargée de se prononcer sur

les risques géotechniques inhérents aux terrains traversés et aux risques

technologiques liés au tunnelier.

L’attaque au tunnelier depuis le puits de démarrage (162 Faubourg St Denis)

au droit de l’entonnement sud de la gare Magenta, amenait à commencer

le creusement dans les Sables de Beauchamp, d’abord en pleine face, puis

en front mixte avec les Marnes & Caillasses, puis entièrement dans ces

dernières et enfin dans le Calcaire Grossier en pleine face.

La stabilité du front n’était pas garantie dans les Sables de Beauchamp

sous nappe. De plus, la rencontre de variations brutales de faciès dans les

Sables de Beauchamp (lentilles gréseuses, horizons marneux…) ou de ma-

tériaux de résistances et de perméabilités très contrastées sur les fronts

mixtes, la traversée de vides ou de zones décomprimées correspondant à

des dissolutions du gypse dans les Marnes & Caillasses, la présence des

constructions anciennes (puits), faisaient partie des risques identifiés qui ont

amené à concevoir la machine en conséquence. Ces situations particulières

qu’il convenait de connaître et d’anticiper et l’obligation de maitriser les

tassements en site urbain (immeubles de qualité variable, voiries multiples,

réseaux souterrains nombreux), ont conduit à retenir une machine à confi-

nement par pression de boue, avec une tête équipée d’outils mixtes (pics

et molettes) et d’un concasseur, et à prévoir des reconnaissances de façon

systématique à l’avancement.

Ces reconnaissances à l’avancement, réalisées lors des arrêts programmés

de creusement (travail en 10 postes, puis 16 postes/semaine), avaient pour

objet de reconnaître une couronne de terrain enveloppant le tunnel sur

environ 5 m d’épaisseur et de disposer en permanence d’une reconnais-

sance dans les terrains traversés.

La consistance de ces reconnaissances était la suivante :

• Un forage destructif axial (Ø 74 mm), de 55 m de longueur, avec enre-

gistrement des paramètres de foration (vitesse d’avancement, poussée

sur l’outil, couple de rotation, pression d’injection du fluide de forage),

permettant de couvrir l’avancement moyen hebdomadaire en ménageant

un recouvrement de 5 m sur le sondage précédent. Deux sas étaient

aménagés à cet effet pour assurer l’étanchéité en partie centrale de la

cloison de la chambre. Les forages étaient réalisés durant le week-end,

hors période de creusement, avec un train de tiges en aluminium. Un tube

PVC (Ø 41 mm) équipait le forage afin de réaliser les mesures diagra-

phiques et géophysiques.

• Six forages destructifs périphériques (Ø 74 mm), de 20 m de longueur,

inclinés à 15° par rapport à l’axe de l’ouvrage et renouvelés tous les 10 à

15 m pour s’adapter aux variations journalières du linéaire de creusement.

Pour cela le tunnelier était équipé de 12 réservations à la périphérie de la

jupe. Ces forages étaient réalisés de nuit durant le troisième poste, ou à

l’occasion d’arrêts momentanés du creusement.

• Des investigations géophysiques par radar géologique ont été menées dans

le forage axial, à l’aide d’une antenne de forage spécifique (Ø 36 mm) de

1,25 m de longueur, de fréquence d’émission 160 MHz. Quatre passages

successifs de l’antenne radar, avec des orientations décalées de 90° dans

le tube PVC, étaient nécessaires pour localiser une anomalie. En l’absence

d’anomalie, les forages étaient injectés à travers le train de tiges lors de

son retrait.

• Les données de radar géologique étaient complétées par des mesures de

diagraphie différée Gamma ray (sonde Ø 32 mm) destinées à repérer les

zones argileuses absorbant les ondes radar.

Figure 6 - EOLE - Tunnelier VOEST ALPINE PDS 740.

Figure 7 - EOLE – Positionnement des réservations pour les sondages de reconnaissance.

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Figure 8 - TDSD West Drainage Tunnel (Hong Kong) - Sondeuses de reconnaissance.

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Trav

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2

Les opérations de reconnaissance axiale (forage et géophysique) nécessi-

taient une immobilisation du matériel durant 6 à 12 h.

Ces reconnaissances ont bien permis, à plusieurs reprises, de détecter des

zones de terrain déconsolidé pour lesquelles les paramètres de fonctionne-

ment de la machine ont pu être adaptés en conséquence. Cependant le re-

tour d’expérience sur l’exécution de ces reconnaissances a mis en évidence

certaines difficultés de réalisation :

• La mauvaise étanchéité des sas des forages périphériques en partie haute

de la tête du tunnelier,

• La mise en place parfois laborieuse du tubage métallique préalable de 2

à 3 m de longueur destiné à l’étanchéité au front pendant les opérations

de sondage,

• L’éboulement du trou de forage axial long dans les terrains instables, ne

permettant pas d’équiper le forage pour les mesures géophysiques,

• La mise en place souvent pénible des tubes PVC pour les mesures diagra-

phiques et géophysiques,

• Le plongement du forage axial long, et la nécessité de réaliser des me-

sures de trajectographie de forage,

• Le recouvrement des sondages successifs, souvent mis en défaut compte

tenu du temps de réalisation imparti et de l’avancement du tunnelier,

• Le dépassement du temps alloué à la réalisation des forages périphé-

riques, lors du creusement en 3 postes/jour,

• L’interprétation des résultats de reconnaissance, souvent difficile à mener

en temps réel,

• Le manque de contraste par réflectométrie radar des horizons traversés,

ne permettant pas toujours d’avoir des certitudes sur une anomalie po-

tentielle.

A noter également que des essais de mesures au cylindre électrique ont été

réalisés en forage, mais les difficultés dans l’application de cette méthode

au contexte géologique du site n’ont pas permis de poursuivre ces mesures.

Des adaptations de cette technique devraient désormais être opération-

nelles pour la reconnaissance en forage de terrains meubles et aquifères.

2.5 - Rencontre d’éléments anthropiques

La détection d’éléments anthropiques (obstacles) est souvent associée à des

ouvrages situés à faible profondeur (site urbain). Les méthodes sismiques

en haute fréquence et le radar peuvent dans certains cas détecter ces obs-

tacles. Si les éléments anthropiques sont métalliques la détection magné-

tique est très puissante mais à très faible distance.

Prolongement de la ligne 12 du métro parisien à Mairie d’Aubervilliers

(2010)

• Lors du creusement un tube métallique crépiné d’un ancien sondage est

sorti de la chambre d’abattage du TBM.

• Deux jours plus tard, une nouvelle fois le tunnelier entre en contact avec

un tube métallique créant des dégâts importants sur la roue de coupe et

sur toute la chaîne du convoyeur (bande du tapis arraché). On retrouvera

des morceaux de ce tube et des morceaux de molettes sur le convoyeur

à bande.

Sour

ce :

SYST

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010

Figure 9 - Métro Ligne 12- Paris, molette endommagée et tube métallique.



Une intervention en hyperbarie a été nécessaire pour réparer la roue de

coupe (changement de 13 molettes) ainsi que des opérations sur la chaîne

des convoyeurs pour atteindre le puits d’arrivée du tunnelier.

Hong Kong

Sur le chantier de WIL703 à Hong Kong pour la prolongation du métro, le

tracé du tunnel vient interférer avec le fond d’un puits qui a été bétonné.

Cela a pu être détecté par le système Mobydic au travers de la mesure de

l’effort appliqué sur les molettes d’abattage. Le contraste entre zone ro-

cheuse environnante de très forte résistance (couleur blanche et rouge) et le

puits de résistance relative plus faible (couleur vert clair) est montré sur la

figure ci-dessous. On peut même apercevoir au milieu de la zone vert clair

des traces rouges foncées relatives aux armatures rencontrées dans la zone

bétonnée du puits.

Figure 10 - Hong Kong – Cartographie de font de taille établi par le procédé Mobydic.

Sour

ce :

BOUY

GUES

201

1-20

12



Annexe 3 - Méthodes de reconnaissance

Exemple de procédé : enregistrements de paramètres des sondages.

Type de méthode Directe, Paramètres d’enregistrement des forages

1 - Méthode MWD : Measurement While Drilling (HERRENKNECHT)

2 - Type de tunnelier Tout type de tunnelier

3 - Investigation Longueur des forages – 40 – 45 m max

4 - PrincipeL’observation de la variation des paramètres de sondages permet de relever des indices indiquant la position des transitions entre couches de sols ou de roches de natures différentes. La combinaison de certains de ces paramètres permet parfois d’approcher la variation de certains paramètres mécaniques des terrains.

5 - Équipement

Position des sondeuses de reconnaissance : trois emplacements sont habituellement utilisés :- sondeuse dans l’axe et à travers la roue de coupe- sondeuse arrière placée derrière la jupe du tunnelier- sondeuse inférieure située dans la zone de l’érecteur de voussoirs

Figure 11 - Position des sondeuses de reconnaissance.

Système de mesure (enregistreur et un ensemble de capteurs disposés sur la machine)Logiciel de traitement des paramètres de forages.

6 - Fonctionnement L’appareil de mesure enregistre les paramètres machine fixés par l’opérateur et ceux dépendant de la réponse du terrain lors de l’exécution du sondage.

7 - Caractéristiques géotechniques mesurées

Vitesse d’avancement, pénétration, vitesse de rotation, poussée, identification des cuttings, venue d’eau, présence de cavité

8 - Observations -

9 - Exemples d’investigations

LGV Est tunnel de Saverne

Sour

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HK



Type de méthode Sismique réflexion

1 - Méthode

TSP 203+ (Amberg)Type 1 : Latéral

2 - Type de tunnelier Tunnelier ouvert plus favorable.Tunnelier simple jupe : nécessite de forer à travers les voussoirs.

3 - Investigation Investigation sur 100-160 m en avant du front

4 - PrincipeSismique réflexion classique avec pour principe que les interfaces obliques observées latéralement recoupent l’axe du tunnel. La méthode est en principe bien adaptée pour détecter les failles présentant des contrastes de modules d’élasticité ; elle est moins bien adaptée sur les galets et les blocs, et devient inopérante quand la taille de ceux-ci devient trop petite.

5 - Équipement

Des sondages courts horizontaux et transversaux sont réalisés derrière la jupe du tunnelier dans lesquels sont introduites les charges explosives ; d’autres forages réalisés radialement en couronne sont équipés de géophones. Schématiquement :- Source : explosif dans 24 forages de 2 m de long environ (en jaune dans le schéma ci-dessous) environ et de 4 cm de diamètre.- Réception : Les géophones (en rouge) sont installés en couronne sur au moins deux sections dont une en arrière du dispositif.

Figure 12 - Schéma de la méthode TSP.

6 - Fonctionnement

Les ondes sont réfléchies sur des accidents comme les failles par exemple et sont enregistrées par les récepteurs disposés autour du tunnel. Comme l'onde réfractée arrive la première, elle est utilisée pour calculer la vitesse de propagation de l'onde de compression, comme celle de l'onde de cisaillement. Un processus itératif permet d'affecter une vitesse correcte aux ondes réfléchies et de déterminer la forme et la position des réflecteurs.


Les ondes P et S sont exploitées pour obtenir les caractéristiques élastiques des matériaux.Le module de Young dérivé des résultats de la TSP permet d’effectuer un zonage du massif et ainsi de mieux localiser les réflecteurs principaux.

8 - Observations

Amberg vend le dispositif mais celui-ci nécessite la présence d’un géologue/ingénieur sur place pour interpréter les données. Cette interprétation nécessite beaucoup d’expérience de la part de la personne chargée du traitement car les résultats de TSP aboutissent de manière générale à plusieurs solutions de formes et de vitesses. Ce type de reconnaissance est à mener systématiquement sur le linéaire du tunnel de manière à évaluer les résultats par un processus d’analyse itératif (retour d’analyse entre la géologie rencontrée et la prédiction TSP). Cette analyse est plus facile en méthode conventionnelle que lorsqu’elle est utilisée avec des tunneliers.La méthode TSP présente des limites lorsque le plan d’orientation des réflecteurs et le plan axial du tunnel forment un l’angle trop petit (< à 15 ou 20 °). La vision du terrain est bonne de 50 à 60 m devant la tête du tunnelier.

Exemple de procédé : les méthodes sismiques

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Tunneliers ouverts, rocher :- Suisse - Gotthard – zone de la Piora (environ 9 m diamètre)- Islande : Kahranjukar (7,3 m diamètre)- Pérou : Olmos (5,3m diamètre)- Espagne – PajaresTunnelier confiné :- Koralm (Autriche)

Figure 13 - Résultats TSP - tunnel de Koralm.

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BERG




1 - Méthode

ISIS : Integrated Seismic Imaging System (HERRENKNECHT)Type 2 : Frontal et latéral

2 - Type de tunnelier Tunnelier ouvert plus favorable.Tunnelier simple jupe : nécessite de forer à travers les voussoirs.

3 - Investigation Investigation sur 100-150 m en avant du front

4 - Principe Sismique réflexion classique avec pour principe que les interfaces obliques observées latéralement recoupent l’axe du tunnel. La principe est identique à la méthode Amberg, mais des marteaux d’impact sont utilisés à la place de l’explosif.

5 - Équipement

- La source est constituée d’un ou deux marteaux pour générer les impacts sur le massif. Source frontale si le bouclier permet le passage du marteau (bras repliable) et / ou source latérale.

- Les récepteurs sont des géophones placés au rocher dans forages de 2 m de long environ.

Figure 14 - Schéma de la méthode ISIS.

6 - Fonctionnement

Les ondes sont réfléchies sur des accidents comme les failles par exemple et sont enregistrées par les récepteurs disposés autour du tunnel. Comme l’onde réfractée arrive la première, elle est utilisée pour calculer la vitesse de propagation de l’onde de com-pression, comme celle de l’onde de cisaillement. Un processus itératif permet d’affecter une vitesse correcte aux ondes réfléchies et de déterminer la forme et la position des réflecteurs.Des tirs multiples sont nécessaires pour obtenir une évaluation correcte des vitesses sismiques.


Vitesses sismiques et carte des interfaces entre les couches ; essentiellement latéralement mais par extrapolation partiellement à l’avancement.

8 - Observations

Une personne est mise à disposition par le fournisseur pour la durée de la mesure (acquisition + traitement).Ce système a été développé pour les tunneliers « roche dure ». La méthode est intégrée dans le cycle d’avancement du tunnelier puisqu’il s’effectue en même temps que la pose des voussoirs.


TBM ouverts, rocher :- Écosse – Glendoe -mise en évidence de faille- Allemagne : Blessberg – mise en évidence de karst

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1 - Méthode

TRT - Tunnel Reflection TomographyType 2 : Frontal et latéraldéveloppée par NSA Engineering (Golden, Colorado)

2 - Type de tunnelier Tunnelier ouvert plus favorable.Tunnelier simple jupe : nécessite une bonne continuité entre les voussoirs et le terrain.

3 - Investigation La profondeur d’investigation peut être comprise entre 50 et 150 m (en roche avec caractéristiques moyennes et bonnes, respectivement) avec une source magnéto-restrictive.

4 - Principe

La méthode TRT se fonde sur l’émission d’ondes sismiques en proximité du front de taille et sur l’enregistrement des ondes réfléchies. L’interprétation des caractéristiques des ondes réfléchies permet d’identifier et caractériser du point de vue géométrique les discontinuités présentes dans le massif rocheux. La méthode est identique aux méthodes TSP ou ISIS mais elle englobe plus le front de taille et s’étale moins loin dans la galerie.

5 - Équipement

L’essai TRT possède un large choix de sources sismiques : charges explosives, une masse battante ou en alternative un système magnétostrictif représenté par un cylindre de 46 mm de diamètre et de 300 mm de longueur qui est appliqué directement sur l’amas rocheux et peut produire signaux avec une fréquence compris entre 300 et 3000 Hz.Le dispositif permet une interprétation en trois dimensions car il est constitué de plusieurs lignes de capteurs et d’émetteurs en galerie.

Figure 15 - Schéma d’acquisition : 8 sources et 10-12 récepteurs sont nécessaires.

6 - Fonctionnement Les ondes sont réfléchies sur des accidents comme les failles et sont enregistrées par les récepteurs disposés autour du tunnel.

…/…




Les résultats fournis par l’essai comprennent :- Profil des ondes P et S au droit de l’axe du tunnel ;- Profil des paramètres mécaniques de la roche dérivé à partir de la vitesse des ondes P et S ;- Caractérisation géométrique des réflecteurs principaux (discontinuités dans l’amas rocheux) ;- Représentation en 2D (plan et sections) ainsi que en schémas en 3D qui montrent l’intensité et la distribution du coefficient de réflexion du secteur investigué.

8 - ObservationsL’acquisition peut être réalisés en 4-5 heures (installation des accéléromètres et levé géométrique : 2 heures environ ; exécution de l’essai : 2-3 heures environ. L’élaboration des données est faite par un logiciel développé par la société NSA Engineering pour cette méthode d’investigation.


Ce procédé a été utilisé pour le tunnel ferroviaire d’Unterwald en Autriche

Figure 16 - Exemple de résultats fournis par l’essai TRT avec distribution en 2D du coefficient de réflectivité.

Figure 17 - Exemple de résultats fournis par l’essai TRT avec distribution en 3D du coefficient de réflectivité.




1 - Méthode

SSP : Sonic Softground Probing (HERRENKNECHT)Type 4 : Frontal


3 - Investigation Investigation à environ 40 m en avant du front selon son concepteur

4 - PrincipeCe système a été développé pour les tunneliers à confinement mixte et il est confiné à la tête du tunnel. Il ne permet pas d’obtenir des coupes sismiques à grande distance mais il est mieux adapté pour détecter des blocs dans des sols fins et meubles (détection de boulder) avec une résolution de l’ordre de 30 à 40 cm.

5 - Équipement

Le dispositif, installé de façon permanente sur la roue de coupe, est constitué d’une ou deux sources (S : marteau de choc) et de récepteurs (R1 à R4)

Figure 18 - Schéma de la méthode SSP.

6 - FonctionnementLes ondes sont réfléchies sur des accidents comme les failles et sont enregistrées par les récepteurs disposés sur la roue de coupe.


Interface entre les différents horizons et vitesse de propagation sismique des différentes entités.

8 - Observations Une personne est mise à disposition par le fournisseur pour la durée de la mesure (acquisition + traitement).


Tunnelier en terrains meubles (alluvions essentiellement) :1 à Leipzig, 1 à Hambourg, 1 à Rotterdam, 3 à Cologne, 1 à Singapour

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Type de méthode Radar en forage et Tomographie radar

1 - Méthode BoRaTec : BOrehole RAdar TEChnology (HERRENKNECHT)


3 - Investigation Limitée par la longueur des forages – 40 – 45 m max

4 - Principe Cette méthode radar permet à la fois de faire de la réflexion, de la transparence simplifiée (émetteur dans un forage et récepteur dans l’autre), et de la tomographie radar.

5 - Équipement

Des sondages sont réalisés en avant du bouclier (diamètre mini 60 mm). Les investigations radar sont menées dans ces forages suivant un ou plusieurs modes :- en réflexion,- en transparence simplifiée entre forages avec trajets non redondants appelée dans cet exemple « cross-hole ».- en transparence entre forages avec trajets multiples (tomographie),

Figure 19 - Schéma de la méthode BORATEC.

6 - Fonctionnement

En réflexion : le dispositif fonctionne comme un radar traditionnel c’est-à-dire avec un émetteur et un récepteur sur la même sonde.En transparence simplifiée ou en tomographie : l’émetteur est dans un forage et le récepteur est dans l’autre.Le traitement du signal est différent suivant les modes d’utilisation.


Ce système permet de détecter des failles, des karsts.

8 - Observations En version tomographie radar, la portée est plus grande puisqu’il n’y a pas de retour de l’onde vers la sonde émettrice. Elle peut sans doute atteindre la plupart des diamètres usuels de tunnelier (10 à 12 m).

9 - Exemples d’investigations Hambourg (Allemagne) : 4 ème tunnel sous l’Elbe

Exemple de procédé : les méthodes radar

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Type de méthode Radar en tête de forage

1 - Méthode Radar While Drilling (RWD) – Ingegneria dei Sistemi


3 - Investigation La distance d’investigation dépend de la fréquence de l’antenne et peut aller jusqu’à environ 6 mètres avec des antennes basse fréquence à l’avant et sur le côté de la tête forage.

4 - Principe Deux antennes radar sont installées sur une tête spéciale de forage, l’une vers l’avant l’autre latéralement. La mesure est effectuée lorsque le forage est arrêté.

5 - Équipement

Une antenne émettrice-réceptrice est montée sur la tête d’outil, une seconde latéralement. Les deux antennes peuvent soit travailler indépendamment, soit servir de récepteur pour l’autre. L’antenne radar frontale est entourée par la chaîne portant les outils de forage.Les antennes peuvent avoir différentes fréquences.

Figure 20 - Sonde radar RWD.

6 - Fonctionnement Ce radar émet des ondes vers l’avant du micro-tunnel, les ondes réfléchies sont enregistrées par l’antenne réceptrice.


- Changements de nature de terrain,- Discordances électromagnétiques : failles, ruptures, changement de couches.

8 - Observations C’est un outil intermédiaire entre le radar de forage classique et le radar de tunnelier du fait qu’il travaille sur un outil de coupe rotatif.


Les résultats montrent une succession de sable, gravier et bancs argileux.

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Figure 22 - Sonde radar RWD.Figure 21 - Coupe radar.



Exemple de procédé : les méthodes électriques

Type de méthode Électrique

1 - Méthode

BEAM (Bore Tunneling Electrical Ahead Monitoring) (BEAM)


3 - Investigation Le procédé « BEAM » consiste en équipement de la roue de coupe et de la jupe du tunnelier permettant de faire des mesures de résistivité et de polarisation en avant du front de taille.

4 - Principe Un courant électrique alternatif est injecté dans le sol sur différentes fréquences, des résistivités sont calculées sur ces différentes fré-quences. L’interprétation repose sur l’analyse du rapport des résistivités avec comme objectif de détecter des contrastes de résistivité.

5 - Équipement

Des électrodes sont fixées sur des molettes électriquement isolées de la roue de coupe et sur la jupe du tunnelier. Une électrode retour est installée très en arrière dans la partie revêtue de voussoirs.Le matériel comprend un émetteur de courant alternatif pouvant travailler sur différentes fréquences et une unité de lecture de tensions et d’intensité qui calcule les résistances apparentes sur différentes fréquences.Les calculs de champs électriques, très complexes, sont effectués en surface sur des calculateurs puissants.

6 - Fonctionnement

Le système produit un courant électrique qu’il canalise dans le terrain en utilisant des couronnes d’électrodes alternativement chargées positivement et négativement. Certaines de ces électrodes servent uniquement à canaliser le courant électrique des autres électrodes, forçant le courant électrique à pénétrer plus profondément dans le terrain. Le courant électrique canalisé peut s’apparenter à des faisceaux d’où le nom de « beam ».

Figure 23 - Schéma de la méthode BEAM.


Un champ électrique statique produit par le système Beam est mesuré ; comme toute caractéristique électrique, elle est uniquement fonction de la nature du terrain.La forme du champ électrique est modifiée par la présence d’une entité électrique conductrice dans un terrain résistant ou d’une entité électrique résistante dans un terrain conducteur. Plus les contrastes du champ sont importants plus la mesure est significative.L’interprétation est améliorée par des relations liant la porosité et les résistivités obtenues sur les différentes fréquences.

8 - Observations

Le procédé nécessite de forts contrastes de résistivité et des entités présentant un volume important. Elle détecte normalement bien les poches d’argiles dans du calcaire, et dans une moindre mesure des horizons massifs de boulders dans une argile électrique-ment conductrice.Ce n’est pas de la propagation comme les méthodes radar ou sismique ; il n’y a donc pas de vitesse de propagation, de notion d’interface et de caractéristiques géométriques précises.

9 - Exemplesd’investigations

Brenner

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NFM


RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1Exemple de procédé : les autres méthodes

Type de méthode Instrumentation des outils de coupe

1 - Méthode Mobydic (BOUYGUES)


3 - Investigation Outils de coupe instrumentés par un système d’acquisition électronique

4 - Principe

Ce système peut être mis en œuvre sur les tunneliers y compris ceux en mode confiné (pression de boue >3.5bars). Il permet non seulement de connaître l’état de fonctionnement et d’usure des molettes d’abattage et ainsi mieux organiser leur maintenance, mais aussi d’établir une cartographie de l’état de la face d’excavation. Ceci permet d’adapter les paramètres d’avancement du tunnelier en fonction de la géologie rencontrée, par exemple en limitant la pénétration en terrain mixte (dur/mou) pour réduire le risque de casse des molettes d’abattage ou bien de déterminer les zones karstiques.

5 - Équipement

Le procédé Mobydic® consiste à équiper une partie des molettes d’abattage de capteurs permettant la mesure en temps réel des paramètres suivant :• la vitesse de rotation ;• la charge appliquée sur la molette ;• la température à l’intérieur de l’outil ;• l’accélération.

Figure 24 - Écorché Figure 25 - Électronique de molette instrumentée d’acquisition

6 - Fonctionnement L’instrumentation fonctionne durant toute la durée de l’avancement du tunnelier.


Mobydic est comparable à une diagraphie instantanée, plus communément appelée « paramètres de sondage ». Les informations géotechniques recueillies sont du même type que celles des paramètres de forage. L’accéléromètre renseigne localement sur la réponse locale du terrain, celle-ci est très élevée en cas de vide ou de terrain particulièrement dur.

8 - Observations La mesure de l’accélération et de la charge appliquée sur la molette est plutôt une méthode géodynamique (interaction sol-structure entre le terrain et les molettes) que géophysique.

9 - Exemplesd’investigations

Ci après, une diagraphie du front construite à partir des efforts radiaux appliqués sur les molettes (Projet MTR703 Hong-Kong). Cette vue est directement accessible au pilote du tunnelier et permet d’observer un front mixte (terrain dur / terrain mou).

Figure 26 - Diagraphie du front de l’effort radial appliqué aux molettes.

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ÈTUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 È TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°242 - Mars/Avril 2014 132

AFTES RECOMMENDATION N°GT14R2A1

Forward probing ahead of tunnel boring machines

Text presented byAlain RoBERT (CETU Tunnels Study Centre) - Leader, Working Group GT 24

Contributors:gianpino Walter BIAnChI (EG-Team), Jean-Paul BLAIS (EDF Geology and Geotechnics Department), Pierre CAChAU (COFOR Survey Department),

Thomas CAMUS (NFM Technologies), Laurent ChAnTRon (BG engineering consultants SAS), Michel ChoPIn (MC Consulting),Bruno CoMBE (BOUYGUES Travaux Publics), Pierre dE SLoovERE (PDS Consult), Cédric gAILLARd (CETU), Pascal JoUChoUX (SBTPCI),

Roland LAvIgUERIE (ANTEA), Éric MAThIEU (EIFFAGE), Yves MÉnARd (CSM BESSAC), nathalie MonIn (LTF sas), gilles PARAdIS (SNCF Engineering Division), Jean-Luc PILJAn (SYSTRA), Jacques TRICLoT (EGIS – TUNNELS), Philippe vASKoU (GEOSTOCK)

With thanks to the following reviewers for their assistance:Gilbert CASTANIER - Maurice GUILLAUD - Michel PRÉ - François RENAULT - Magali SCHIVRE - Pierre-Loïc VEYRON

AFTES welcomes all suggestions relating to this text with interest.

1 - Introduction 1331.1 - Purpose of this recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1331.2 - Target readership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1331.3 - Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

2 - Particularities of mechanised methods 1332.1 - Weak adaptability of mechanised methods . . . . . . . . . . 1332.2 - Diffi culties in carrying out forward probing . . . . . . . . . . 1332.3 - Construction data for the lifespan

of the structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.4 - A lack of feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

3 - Risk Management 1343.1 - Risk assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.1.1 - Risk identifi cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1353.1.2 - Risk analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1373.1.3 - Risk evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1373.2 - Risk treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1373.2.1 - Initial investigations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1373.2.2 - Technical specifi cations for machine design . . . . . . . . . . . . .1383.2.3 - forward probing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138

4 - List of probing methods 1394.1 - Direct methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1394.1.1 - direct observations at the face or lining . . . . . . . . . . . . . . . . .1394.1.2 - TBM parameter data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1404.1.3 - drilling methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1404.2 - Indirect methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1414.2.1 - Indirect investigation methods: introductory remarks . . . . . .1414.2.2 - Refl ection seismic method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1414.2.3 - Radar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1434.2.4 - Electrical resistivity methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1444.3 - Other methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1454.4 - Additional on-site tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1454.5 - Balance between requirements and probing methods . . 145

5 - Recommendations 1475.1 - Design studies (excluding to the tender documents) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1475.2 - Tender documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1475.2.1 - forward probing programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1475.2.2 - Exploitation and dissemination of results . . . . . . . . . . . . . . . .1485.2.3 - Bid analysis and selection criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1485.2.4 - Mandatory answers to be supplied. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1485.3 - Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1495.4 - Typical method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Annex 1 - Bibliography 152

Annex 2 - Feedback from forward probing 1532.1 - Major water ingress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1532.2 - Cavities encountered . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1552.3 - Boulders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1552.4 - Decompressed soil and/or differing compactness . . . . . 1552.5 - Anthropic elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Annex 3 - Probing methods 159Example of a procedure: borehole logging data . . . . . . . . . . . 159Example of a procedure: seismic methods . . . . . . . . . . . . . . . 160Example of a procedure: radar methods . . . . . . . . . . . . . . . . . 166Example of a procedure: electrical method . . . . . . . . . . . . . . . 168Example of a procedure: other methods . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

Contents


RECOMMENDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1

1 - Introduction

1.1 - Purpose of this recommendation

The purpose of this recommendation is to provide a supplement to the text

of the recommendation «Les reconnaissances à l’avancement» (‘Forward

probing’), GT 24, TOS issue 209 – September / October 2008 [1] applicable

to mechanised methods using a tunnel boring machine. Use of this recom-

mendation assumes familiarity with this previous document produced by

GT 24-R1F1. This recommendation does not deal with observation methods

carried out from the surface (levelling, inclinometry, etc.) which are also vital

for proper control of the conditions in which shallow underground works are

carried out, but which cannot properly be said to constitute forward probing.

1.2 - Target readership

Project owners and project managers, in order to alert them to some aspects

that are highly specific to mechanised methods, as well as contractors and

manufacturers, in order to help the latter put forward appropriate detailed

technical solutions that are properly taken into account in overall cost esti-

mates when submitting a bid.

1.3 - Limits

This recommendation applies only to mechanised methods that make use

of a «side support or gripper TBM» or to «mechanised shields» whether

«open» or «closed» [3]. All other types of machine are therefore excluded,

including roadheaders and reamers. However, particularly in urban settings,

mechanised worksites often call for the construction of particular structures

enabling machines to be used. These structures, which may include

access or exit shafts, construction or reversing galleries, etc. are built using

conventional methods and involve specific risks of their own. Consequently,

in chapter 3 (cf. § 3.1.1) devoted to risk management, there is a box

designed to draw design engineers’ attention to these ancillary structures,

which only account for a small aspect of works but which are a major source

of risk during construction works.

2 - Particularities of mechanised methods

Compared with conventional methods, mechanised methods have a number

of particularities, relating mostly to the cramped conditions at the face due

to the presence of a TBM or shield.

2.1 - Weak adaptability of mechanised methods

For mechanised worksites, the TBM or shield is designed and built prior to

works, on the basis of the geotechnical conditions described in the tender

documentation. This factory-built machine makes the modifications extre-

mely limited once works have started, and its mode of operation remains

the same irrespective of the actual conditions encountered. Consequently,

unlike conventional methods, for which significant adjustments to the re-

sources and methods used can be made in the light of forward probing, data

collected during forward probing carried out during mechanised excavation

cannot have any influence on the method itself, except in very rare cases in

which the TBM can be slightly modified. However, the information obtained

in this way may be a factor in adjusting TBM operational settings, particu-

larly when approaching singularities or by making it possible to define areas

that will require soil support or reinforcement, prior to excavation, if the TBM

has been designed with this type of work in mind.

2.2 - Difficulties in carrying out forward probing

The underlying principle involved in the use of TBMs makes it difficult to

conduct forward probing, for a number of reasons:

• it is very difficult to observe the face (except for specific operations that

require progress to be halted and a slight reversal of the cutterhead). This

means that geological samples from the face cannot be taken systemati-

cally or completely. However, compressed-air shields allow at least partial

observation of the cutting face, while «hard rock» TBMs that do not install

arch segments allow the rock in place to the rear of the machine to be

observed.

Figure 2.1 - Inside view of a TBM cutterhead.

Sour

ce :

CETU

201

2

Seal

Soil in place

Cutterhead



• The TBM is located immediately adjacent to the face, and it is virtually

impossible to bring to bear the high-performance machinery capable of

carrying out long probes, whether they be destructive or core boreholes, in

a short space of time. This means that the TBM itself must be designed to

include one or more investigation methods. Due to space considerations,

these have to be relatively small, so their performance is similarly restricted.

• In the event of significant water inrush and/or high pressure inrush, using

this type of probe is all the more delicate, calling for the use of heavy-duty

equipment that can be complex to deploy.

• Forward probing during progress (installation and completion) involves

halting the progress of the TBM for a given period, on multiple occasions,

both factors weighing heavily on the mean rate of progress of the TBM.

Even if this forward probing is carried out mainly during TBM maintenance

phases, it nevertheless has an impact on the sequencing of cycles and

disrupts progress.

• Finally, while geophysical investigations offer the advantage of being much

quicker to deploy, use of the results and aligning them with direct data

requires some time, which in turn involves downtime or at least a

slowdown in production until such time as the results are available to

the worksite and can be incorporated in the decision-making process for

operation of the TBM. If progress is not halted, the information collected is

likely to be of no use because it arrives too late, with the machine already

having passed through the area investigated.

Figure 2.2 - Detail of rock and a TBM cutterhead.

2.3 - Construction data for the lifespan of the structure

One distinctive feature of mechanised excavation relates to the fact that

TBMs have become fully-fledged tunnel construction machines, incorpo-

rating all the different functions required for the production of a finished

structure, delivered fully lined once the machine has passed. As a result,

it is virtually impossible to have precise information about the presence

of any anomalies in the soil or rock (start of subsidence, karst, dissolu-

tion void, discontinuity) that may change over time, except via the logged

machine parameters used for monitoring purposes as the TBM advances.

This logging data provides qualitative information about the formations

passed through, in which changes in geology are expressed in terms of

significant changes in a parameter (thrust, torque, loss of containment fluid,

etc.), but which do not allow the uniformity of the surrounding formation

to be assessed or provide any information about potential changes over

time around the structure. In some specific types of terrain, such as gyp-

sum horizons, karstic limestone, swelling marls and so on, forward probing

therefore makes it possible to supplement data gathered during construc-

tion of the structure and to schedule any treatment required if there are

any anomalies in the immediately surrounding terrain. Together with all

the machine parameters, this data can be used to update the geotechnical

model and reverse analysis, even for confinement TBMs. This feedback

from construction is vital for maintenance during the lifetime of the structure.

In singular areas, instrumented sections may be constructed to monitor the

behaviour of the structure and the surrounding terrain.

2.4 - A lack of feedback

The bibliographical survey (cf. Annex 1) shows that relatively few detailed

publications clearly detailing the methods used exist in the field of forward

probing for TBMs, in terms of principles, operating modes, equipment, per-

formance and reliability, results, implementation times, costs, etc. Exploiting

data from the «AFTES TBM» sheets produced very little information on the

subject of forward probing. It would also appear that since the EUPALINOS

report, one chapter of which deals with this topic, very little progress has

been made and that the expectations raised at the time do not appear to

have been fulfilled.

This state of affairs is likely due in part to the two particularities discussed

above (§ 2.1 and § 2.2) inasmuch as the difficulties of implementation, com-

bined with the extremely limited possibilities of adapting methods, have of-

fered little encouragement to manufacturers and contractors to invest much

in terms of research and development in this field, all the more so in that

each structure is a case apart and that solutions applied on any given pro-

ject may not be transferable to another. That said, examples of some recent

experiences have been listed in Annex 2.

Sour

ce :

NFM

3 - Risk Management

As has already been stated, mechanised methods make use of machinery

that is specifically designed and built for the structure to be constructed. The

technical characteristics, components and performance of such machines

are thus the embodiment of the best possible compromise in the light of the

expected geotechnical conditions in order to obtain the best possible perfor-

mance. Since there is very little scope for modifying such machinery once

Cutterhead

Soil in place



works have commenced, it is vital for the description of the expected geo-

technical conditions to be as close as possible to actual conditions, in order

for the machine to be put to work in the field of application for which it was

designed. It follows that to ensure an appropriate TBM is designed and built

with regard to the actual circumstances (i.e. expected progress rate achieved

and/or no major halts), the latter need to be extremely well investigated in

terms of both standard sections and singular areas. This requirement means

that compared with conventional methods, geotechnical investigations and

the risk management process are more important than ever when it comes

to mechanised methods, since the stakes are that much higher. In particular,

it would appear that it is necessary to pursue a risk management approach

until a level of knowledge resulting in an extremely low level of residual risk

has been achieved. To achieve this, application of the procedure defined by

the ISO 31000 standard and the AFTES Working Group 32-R2F1 Recommen-

dation on the definition of geological, hydrogeological and geotechnical risks

and uncertainties [4] is recommended. This involves two successive phases

of risk assessment and treatment, with assessment broken down into three

sub-phases: risk identification, risk analysis and risk evaluation.

3.1 - Risk assessment

3.1.1 - Risk identificationThe table below shows the usual risks that may be encountered during

mechanised worksites. This list is non-exhaustive and should be adjusted to

any individual project. Some of these risks are illustrated by examples from

worksites in Annex 2.

Source of risk Possible events Consequences

Uncertainty as to matrix characteristics Strength values greater than forecast Rapid wear (and/or breakage) of tools and/or cutting head components Slowdown in rate of progress

Hardness values higher than forecast Rapid wear (and/or breakage) of tools and/or cutting head componentsSlowdown in rate of progress

Abrasiveness values higher than forecast Rapid wear (and/or breakage) of tools and/or cutting head components Slowdown in rate of progress

Uncertainty as to mineralogical composition Clay content higher than forecast Extracted material sticks in chamber, cutting head cloggingMucking difficulties in the screw conveyor (EPB TBM) or piping (SPB TBM)Slowdown in rate of progress

Occurrence of asbestos-containing rock types TBM halted to implement specific measures: dust treatment, muck processing

Occurrence of radioactive elements: radium, uranium TBM halted to implement specific measures, ventilation, muck processing

Uncertainty as to soil/formation uniformity Occurrence of boulders not broken up by the cutterhead Mucking blocked (SPB TBM)Slowdown in rate of progressTBM shutdown

Mucking difficulties, cutting head wear (EPB)Slowdown in rate of progressTBM shutdown

Empty cavities encountered (karst, dissolution void, anthropic cavity)

Fall in containment pressure, overconsumption of slurryTBM becomes unstableGripping difficultiesNo support points for arch segmentsSlowdown in rate of progressTBM shutdown

Occurrence of collapse (karst filled with solid materials, non-consolidated sandy levels)

For open TBMsSlowdown in rate of progressTBM shutdown

Anthropic elements encountered (wood or reinforced piling, remains of built structures)

Slowdown in rate of progressTBM halted to deal with obstacles

Uncertainty as to the mechanical behaviour of the formation

Higher convergence values than expected TBM blocked or jammed and/or failure of arch segments

Falling boulders or scaling Cutterhead blocked or TBM jammed

Fractured or faulty zones encountered (more disorganised/altered/clayey soil)

Greater than expected mucking difficulties (boulders, clay)SinkholeSlowdown in rate of progressGripping difficultiesTBM shutdownSurface disordersProgress halted to treat sinkhole



Source of risk Possible events Consequences

Uncertainty as to the mechanical behaviour of the formation

Zones encountered are more altered than forecast (weathering or hydrothermal alteration)

SinkholeSlowdown in rate of progressGripping difficultiesTBM shutdownSurface disordersProgress halted to treat sinkhole

Decompressed soil encountered SinkholeSurface disordersGripping difficultiesProgress halted to treat sinkhole

Configuration presenting a highly different level of compactness encountered

Sinkhole Surface disordersProgress halted to treat sinkholeCutterhead tool breakage

Uncertainty as to hydrogeological conditions Highflowrate and/or high-pressure water ingress Site floodingSlowdown in rate of progressTBM shutdown

Temperature of water is too high Water needs to be cooled before being discharged into the natural environment

Uncertainty as to environmental conditions Gas encountered (CH4, H2S, CO2, etc.) at unacceptable levels

PoisoningTBM shutdown

Sudden release of gas encountered PoisoningTBM shutdownExplosion

Geothermal temperature is too high for acceptable working conditions

Need for coolingTBM shutdownSlowdown in rate of progress

Special cases: ancillary structures built using conventional methods

The risks relating to structures required to deploy machinery such as access and exit shafts, turning shelters and assembly galleries are often insufficiently taken into account.

For any given project, these are the first structures to be built, and are frequently below groundwater level.Construction of shafts often involves the use of support techniques such as diaphragm walls, secant piles, sheet piling or more lightweight supports installed after the soil has been treated by injection, dewatering, jet grouting, freezing, etc.Earthworks for shafts not adjacent to the enclosing structure itself can reveal the nature of the soil encountered.Construction work can then begin to build the turning and/or assembly galleries that are often required to assemble the various elements comprising the TBM (shield, tail seal, service train) or to allow mucking trains to be emptied and arch segments to be supplied. Construction of these galleries involves a high number of risks:• these are the first structures to be built involving horizontal earthworks (as opposed to shafts), most

often using conventional methods, (ramming, ribs and timbers) after treatment of soil and after the watertight shaft enclosures have been opened.

• these excavation works do not benefit from the protection offered by the machinery, which minimises the risk of collapse or burial and/or water ingress; what is more they are carried out at the very outset of the project, at a point at which there is often insufficiently accurate knowledge of the geotechnical and hydrogeological characteristics of the formation around such structures.

Many accidents, including some fatal accidents, have occurred during the construction of such galleries. These include:• collapse in turning shelters• major water ingress and deformation of the crown in turning shelters• collapse in a shaft on exit of the TBM• collapse followed by arch deformation in a gallery in plastic clay• collapse in a shaft in sand below groundwater level; repeated collapses in a turning shelters.Highly detailed initial investigations at the site of such works are therefore recommended, along with highly detailed design studies.

Figure 3.2 - Assembly gallery.

Sour

ce :

RAZE

L BE

C 20

11

Figure 3.1 - Access shaft.

Sour

ce :

CETU

201

0



3.1.2 - Risk analysisRisk analysis is the process implemented to understand the nature of a

given risk and determine the level of risk: see the definitions in ISO standard

31000.

Practically speaking, analysis of a given risk involves the following:

• envisaging, describing and quantifying the consequence for an excavation

worksite of the event in question relating to the risk under consideration,

usually in terms of cost and lead times,

• quantifying the likelihood of any such event occurring,

• determining the level of risk through a combination of the consequence

and its likelihood.

As an illustration, an example taken from the preceding table is showed

berein aftes : (cf. § 3.1.1. Risk identification).

The event in question, E, is the occurrence of much higher relative conver-

gence values than expected. Consequences of such an event could include

jamming and then blocking of the TBM, requiring specific works (side

gallery as far as the cutterhead, soil reinforcement, treatment, etc.) to

enable the TBM to resume excavation.

The necessary works must be envisaged, described and their cost esti-

mated, as must the costs arising from the longer overall lead time due to

this consequence. Once this has been calculated, the value of the conse-

quence is equal to CE.

Next, the likelihood of this event must be determined; the fewer investi-

gations there have been, the less is known about the soil or rock and the

lower the expected convergence values, the higher this likelihood will be.

Expressed in the form of a probability, the likelihood value will be VE1 and

be between 0 and 1.

Lastly, the level of risk, NRE, is determined by the multiple CE*VE = NRE.

3.1.3 - Risk evaluationRisk evaluation is the process by which results of the risk analysis are

compared with the chosen risk criteria to determine whether the risk and/or

its significance are acceptable or tolerable, as per the definitions supplied

in the ISO 31000 standard.

3.2 - Risk treatment

Very simply put, risk treatment is designed to bring down either the likelihood

value of a risk or its consequence value, or both.

During the design phases involved in developing the project through to

the commencement of works, treatment measures basically include the

following:

• initial investigations designed to greatly reduce the field of geological,

hydrogeological and geotechnical uncertainties and develop a detailed

geotechnical model,

• technical specifications for the design and construction of the TBM such

that it is capable of coping with all the expected geotechnical conditions

and that its performance is the best possible for the majority of the route

of the projected infrastructure.

After commencement of works, treatment actions comprise:

• forward probing,

• the use of specific technical measures, installed on the machine, to deal

with any risk-related events. For instance, «over-cutting» to deal with

«convergence» issues.

3.2.1 - Initial investigationsThe very low degree of adaptability in the TBM excavation process calls for

in-depth initial investigations to confirm the choice of TBM and ensure that

completion of investigations into the surrounding soil or rock mass does

not extend into the construction phase. The complementary nature of initial

investigations and forward probing for underground works cannot be denied.

However, while it has allowed for considerable gains in productivity, the high

degree of industrialisation in mechanised excavation means that the indispen-

sable supplementary investigations during excavation can be carried out only

occasionally and not continuously. As a result, all possible knowledge of the

formation required for construction of the infrastructure must be acquired

prior to commencement of TBM excavations.

To achieve this, it is vital (even more so than in the general case of forward

probing conducted during conventional excavation [1]) to pursue initial

investigations until it is possible to put forward a highly detailed, reliable

geological model. Initial investigations should therefore enable the following:

• categorisation of expected materials and geotechnical conditions for the

various individual sections of standard works,

• the most accurate identification and description possible of singular areas

(structural contacts, variations in geomechanical characteristics, etc.) in

order to bring down the related levels of risk.

To achieve this objective, use of the following is recommended:

• the most appropriate investigation techniques, including a readiness to

have recourse to less frequently used techniques such as some seismic

methods (high-resolution reflection seismic, borehole seismic, etc.) and

directional drilling,

• long horizontal boreholes, for both shallow and deep structures. In par-

ticular, this technique is highly recommended for urban infrastructures,

due firstly to the fact that it provides longitudinal investigations parallel to

the structure and secondly to the fact that surface obstructions mean that

it is not always possible to have an ideally distributed series of vertical

boreholes.

Clearly, it is much easier to achieve the goal of «minimal» residual risk for

shallow tunnels, because their proximity to the surface allows for simpler in-

vestigation techniques and methods, that are cheaper to be implemented, to

be used. «Shallow» here means depths of up to 80-100 m. For mechanised

excavation works, tunnels are considered to be «deep» if the hydraulic load is

in excess of 35 or 40 m, a threshold beyond which the need for compressed-air

intervention becomes a major limiting factor. Depending on location and

hydrogeological conditions, the frontier between shallow and deep tunnels

therefore lies between 35 and 80 m or more, depending on the water head.

For these shallow tunnels, it is thus theoretically possible to do without almost

any forward probing, using a stringently applied risk management policy and by

conducting all the initial investigations deemed necessary for risk treatment.



For deeper tunnels, particularly those beneath a large overburden (these

are usually the longest), it is virtually impossible to achieve the goal of «mi-

nimal» residual risk unless a survey gallery is built prior to the design and

construction of the TBM. Any such gallery may be constructed using tradi-

tional (but lengthy) methods or by means of small-diameter mechanised

excavation. The latter solution is appropriate if the gallery forms an integral

part of the construction method (pilote hole to create an area for muck re-

moval from blasting cutting in urban areas or reamings from large-diameter

TBMs or reamers), or in the event that this gallery can be incorporated into

the final structure as a technical or safety gallery.

Failing a survey gallery, deep boreholes (directed or otherwise) plus geo-

physics and an in-depth regional geological summary should constitute the

main elements in any investigation programme, aimed particularly at loca-

ting changes in lithology and water-bearing areas.

3.2.2 - Technical specifications for machine designThe technical specifications of the TBM must be able to address and over-

come all risk-related events in order to avoid or minimise problems during

excavation.

The table below lists various design elements that may be included and

some of the relevant risk-related events and consequences.

3.2.3 - Forward probingForward probing conducted during the course of a mechanised worksite

should:

• categorise residual uncertainties (particularly singular areas) in order to

adjust operation of the TBM and take all necessary measures to prevent

the occurrence of any potentially dangerous events

• ensure preservation and proper operation of the TBM

• ensure the safety of the worksite, personnel and plant.

Prior to listing the forward probing resources discussed below (see para-

graph 4), it is worth noting that some of the measures described in the

previous recommendation [1] also apply to mechanised worksites.

In particular, this is the case for probes carried out from a recess to one

side of the tunnel or gallery. Excavation of this type of recess provides suf-

ficient space to install a machine capable of making long core boreholes, if

necessary in highly restricted hydrogeological conditions (with the need for

a Blow Out Preventer, BOP). For conventional worksites, this arrangement

makes it possible to conduct investigations without disrupting production,

since installation of the probe takes place away from the excavation work-

site.

The same does not apply in the case of mechanised worksites because

the TBM moves forward much faster, as does the cutting face, than when

conventional methods are used, being virtually of the same order of magni-

tude as that of probing (the mean rate of progress of a probe being approxi-

mately 1 m/hour). Consequently, in practice on mechanised worksites, this

arrangement is used only to detect the location and exact nature of critical

areas some distance from the face, with progress of the machine either

halted or considerably slowed. The probing carried out during the worksite

to excavate the Salazie upstream hydraulic gallery (see Annex 2) is one

example of this solution being used.

When, on the contrary, investigations are conducted from inside the tunnel

or gallery, from the front of the TBM, investigative means and methods are

highly limited by the confined space in question and by production consi-

derations. These methods and means therefore need to be adjusted to the

specific circumstances of each TBM; similarly, these need to be designed

so as to facilitate the use of the means and methods under consideration.

Risk-related events and consequences Examples of how such events can be factored into TBM design

Sinkholes Settlement

Measuring the quantity of excavated materialSinkhole meterMeasurement and logging of packing mortar injection volume/pressure

Cavities Forward probingAccess for drills and other tools required for soil treatmentControlling containment pressure

Wear Protection and control devicesMaintenance possibilitiesStrengthened wearing partsScraper and cutting head wear indicators

Sticking/clogging Geometry of the cutting headSpecific equipment to improve the flow of materials in the cutting chamber and/or use of additives (to be adjusted depending on EPB/SPB/open mode operation, etc.)

Blockage(Convergent rock)

Appropriate shield geometry (length/conical shape, etc.)Various systems to allow significant over-cuttingOverdesigned thrust and torque (impact on arch segments)Lateral injection of lubricant

Anthropicelements

Space for drills and tools, access from shieldCutting head opening geometry (size/calibration, etc.)Chamber layout to facilitate intervention



Bearing in mind that it is very difficult to observe the face at any time other

than during specific operations requiring progress to halt and the cut-

terhead to reverse slightly, investigations consist principally in the following:

• taking into account TBM progress parameters,

• probes carried out through the TBM cutterhead or tail seal,

• probes carried out from side recesses as described above [1],

• appropriate geophysical methods,

• sometimes using a sinkhole meter system (e.g. telescopic rods) to mea-

sure the annular space and detect any over-excavation or cavities.

Figure 3.3 - Axial probe.

Figure 3.4 - Bottom probe.

When forward probing proves necessary, i.e. if residual risks presenting a

high level of risk have been identified, the following is recommended:

• for each identified risk, determining the most appropriate investigative

methods to detect and/or categorise the occurrence of risk events; the

choice of the type of investigation to be conducted must be appropriate to

the problem and context (see § 4),

• when designing the TBM, deciding on the technical specifications to be

adopted on the machine to enable the selected methods to be imple-

mented.

The investigation campaign must be defined observing the following gene-

ral considerations:

• the measurement programme and sections to be investigated should be

defined such that the expected results can be considered to be repre-

sentative,

• measurements should not be disrupted by worksite activity,

• the frequency of measurement should be determined on the basis of va-

riability of the values in question,

• exploitation and distribution of data should be carried out using a system

that ensures that all project stakeholders have the data in real time or

with a minimum of delay, so as to enable decisions to be taken quickly.

Feedback appears to show that using forward probing systematically for

the entire length of a tunnel is the exception rather than the rule. This is

no doubt due to the fact, already mentioned above, that probing is highly

disruptive to progress (for instance, for a 40 m long destructive probe, a

complete halt of 4 to 6 hours is required); this often runs counter to the

goal of bringing down the overall lead time and avoiding halts to achieve

better behaviour of the soil being excavated. Consequently, in the vast

majority of cases, forward probing is confined to particular zones identi-

fied either during initial investigations or during construction. A number of

worksites for which forward probing was used are presented as examples

in Annex 2.

4 - List of probing methods

There are relatively few forward probing methods, little feedback and

apparently, little progress since the EUPALINOS Project. Nevertheless, the

following list is offered as a summary of the current state of knowledge

in this respect. Moreover, as part of the NeTTUN project (supported by the

European Commission’s Seventh Framework Programme for Research,

Technological Development and Demonstration Activities pursuant to

Subsidy Agreement 280712), research has begun with the aim of developing

a soil prediction system with the following goals: combining supplementary

geophysical methods to acquire data, automated interpretation of all data

and operations in parallel, with no impact on the progress of the TBM.

4.1 - Direct methods

4.1.1 - Direct observations at the face or liningObservations at the face can be conducted only through openings in the

cutterhead during maintenance operations. They are only possible with

Sour

ce :

CETU

201

2 So

urce

: CE

TU 2

010



open TBMs. These one-off observations do not make it possible to com-

plete a detailed survey of the face, due to the obstruction caused by the

TBM itself. These observations are more useful for installing support than

for operating the TBM.

In the case of TBMs with no support (hard rock, grippers) (e.g. Rizzanèse

in Corsica), geological measurements carried out on the lining can provide

detailed knowledge, but are relevant only for the operational life of the

structure and possibly for the subsequent design and construction of a

another parallel or nearby tunnel.

In the case of shield TBMs, muck analysis (weighing the muck and exami-

ning cuttings) provides less accurate information than direct soil observa-

tion, but is equally useful in terms of identifying the formations being exca-

vated, changes in soil and checking the quantities excavated. Cutting head

interventions for visual investigation are highly limited (compressed-air

environment, restricted to maintenance, safety issues, etc.).

Figure 4.1 - View of hard rock wall.

4.1.2 - TBM parameter dataIn almost all cases, TBMs benefit from systems to log readings relating to

excavation.

These consist of navigational aid programmes (which can switch to

automatic mode, in which thrust jack pressure is adjusted), real time

monitoring of a datastream relating to mechanical parameters, fluids and

solids (muck, bentonite, slurry, water, polymers, volume, density, etc.) and

displaying trend curves.

This gives rise to an extremely high number of logged parameters (close

to one thousand).

Progress of TBMs through hard rock is particularly dependent on the stren-

gth and degree of fracturin; in this instance, the parameters to be moni-

tored during investigations are as follows:

• rate of progress (mm/min)

• torque (kN.m)

• depth of penetration (mm)

• cutting head thrust (kN)

• total thrust (kN)

• energy (mJ/m3)

Combined parameters (for instance, thrust/penetration, shield friction, etc.)

can also be exploited.

These parameter data also vary with tool wear. This needs to be taken into

account prior to any over-hasty interpretation of recorded data.

For containment, sludge or cake rheology and soil/containment interaction

should be monitored (e.g., monitoring sludge rheology and loss into the

soil gives a rough idea of overall fracturing and the width of fractures in

the formation).

In all cases, examining mucking products and weighing them constant-

ly is another way of monitoring the geological environment being passed

through and checking the quantities of excavated soil.

Guiding of the TBM (deviation, rise or fall) can also be correlated with

changes to the environment’s geological/geotechnical conditions.

This information is visible on the TBM dashboard. The data (or at least the

most important parameters) should be shared over an IT network, with all

contractor specialists as well as the project owner or manager. For ideal

application, the project owner should specify the expected data exchange

procedures in its tender documentation: type of data format, frequency,

etc.

The resulting geological/geotechnical interpretation is conducted in terms

of correlation with expected conditions (provisional cross-section) and by

analogy with previously encountered conditions.

Variations in certain parameters such as thrust, abnormal cutting tool wear,

etc. may signal changes in the soil. It is well worth studying such varia-

tions in real time (independently of their primary function as an operational

aid) with the principal aim of discerning signs of a forthcoming change in

the soil in such data variations, and raising the alert as to a potential or

probable risk.

However, this is not strictly speaking forward probing (or even investiga-

tion at the face) because the materials corresponding to the data being

exploited (machine data) have already been excavated and are therefore

‘downstream’ from the face and not ahead of it. However, analysis of this

data as works progress does make it possible to make comparisons with

existing data and feedback, in order to contribute to decision-making as

coordination of excavation continues.

4.1.3 - Drilling methodsAs mentioned above – cf. § 3.2.3. – the principles for using drillings me-

thods are identical to those presented in the preceding recommendation

[1] and some of the measures described are also applicable to mechanised

worksites (e.g. the Salazie Gallery, Annex 2).

However, drilling rigs used on TBMs have some particularities due to the

confined space available behind the shield or tail seal. This has an effect

on the dimensions, power and orientation of the drilling, the types of rods

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RECOMMENDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1So

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used and their maximum possible length. Either destructive drilling or core

boreholes can be carried out, but the use of destructive drilling is much

more widespread due to the fact that these are quick and simple to imple-

ment, so the time taken for probes is more compatible with that devoted

to maintenance. However, for some specific investigations, core boreholes

are to be preferred. In such cases, intervention of a specialist contractor

is usually called for, in order to ensure that good-quality core samples are

obtained.

The principle involved in probe investigations involves space for one or

more probes, located behind the cutting head, being planned for. These can

be used for the following:

• inclined boreholes through the tail seal, some 40 m long. The rigs can

also be used to bolt unstable wedges (with a change in hole orientation),

• axial boreholes through the cutterhead for a length of approximately

40 m.

Borehole parameter logs should be collected and analysed.

Cuttings should be observed and if necessary, kept. It may be worthwhile

planning how these can be collected at the borehole head. As in the pre-

vious recommendation, these boreholes may be supplemented by logging

(in particular, gamma ray logging) to supplement the purely geological des-

cription of the cuttings and provide further details.

Figure 4.2 - Borehole rig (in yellow).

4.2 - Indirect methods

4.2.1 - Indirect investigation methods: introductory remarksThe purpose of forward probing is to detect any occurrence of geotechnical

conditions differing from those at the face that may require adjustments in

operation of the TBM in the short or medium term, as far as possible ahead

of this face. In addition to direct methods involving sampling and laboratory

identification, variations in geotechnical conditions can only be detected by

identifying contrasts revealed by means of remote physical measurement.

There are three available techniques to detect soil contrasts, all applied

directly at the face:

• analysis of propagation of the stress field generated by the seismic

source: reflection seismic methods detects discontinuities, boulders and

cavities due to differences in the propagation velocity in these different

entities,

• analysis of electromagnetic field propagation: radar reflection on dis-

continuities, boulders and cavities, due to differences in the electrical

permittivity of these different entities,

• the form of the electrical and/or magnetic field, generally by measuring

electrical resistivity, provided that the subject of investigation exhibits

resistivity contrast.

Ideally, these measurements can be «calibrated» by benchmarking them

against areas investigated using core sampling techniques.

However, feedback and analysis of the literature indicates that in most

cases, the application of any given technique is confined to a single, iso-

lated case, and not necessarily with conclusive results (cf. Annex 1 and 2).

Indeed, the technical difficulties of implementation, exploitation and inter-

pretation have meant that to date, it has not been possible to identify a

method or combination of methods that can be recommended for virtually

all cases. This is due in part to the fact that different geometric and/or geo-

technical conditions do not necessarily offer contrasting seismic or radar

propagation velocities or resistivity contrasts. Initially, standard procedure

should therefore consist in identifying and locating contrasts and anoma-

lies, and then subsequently attempting to assign geological significance

to these, with this subsequent phase being much more difficult than the

initial phase.

Consequently, the considerations set forth below, including a presenta-

tion of techniques and a comparative table, provide some guidelines as to

whether the measurement principle for the proposed techniques is appro-

priate to detecting the risk event, but do not supply any information as to

the solutions to be implemented.

A summary description of these is presented in the descriptive method

sheets supplied in Annex 3. However, these sheets give no indications as

to costs or leadtimes. In terms of these costs and leadtimes, the recom-

mendation is that operators should be consulted directly on the basis of

the investigation campaign to obtain current information relevant to the

worksite in question.

4.2.2 - Reflection seismic methodPrinciples

Reflection seismic studies the reflection of seismic waves on ‘mirrors’,

exactly as for optics (or, more generally, in electromagnetics).

This technique is very widely used by oil & gas companies, but at depths

in excess of 1000 m. It takes several hundreds of milliseconds for the

reflected waves to bounce back from such depths. This period is enough

to identify reflected waves, which arrive significantly later than direct and

refracted waves.

At shallow depths, reflection seismic survey is relatively little used, because

for distances measured in tens of metres, the reflected wave arrives in the

same packet as refracted waves and is visible only after major processing

and multiple pulses.

In underground galleries, processing to identify reflected waves is slightly

easier, due to the fact that they do not pass through so-called «slow» sur-

face soil, and equipment to generate multiple shots can be installed.



To determine the propagation velocity of compression and shear reflected

and refracted waves, relatively long seismic line should be used.

In tunnels, since galleries are long by definition, this can naturally be de-

ployed along the length of the gallery. However, information is needed

above all at the face, where devices cannot be any larger than the diameter

of the gallery.

Other parameters should also be taken into account:

• the stress field generated by the seismic source propagates without diffi-

culty in the soil and rock, but is attenuated over distance; it may be worth

using explosives, but this may present some environmental difficulties.

• the propagation velocity of the primary compression wave (P wave) is

greater than that of the secondary shear wave (S wave); consequently,

the compression wave always arrives before the shear wave, making it

harder to see the latter.

• the seismic source may generate varying quantities of compression or

shear waves.

• there is no procedure allowing for easy differentiation of refracted and

reflected waves over short distances without a large number of widely

distributed sensors, and there is no procedure making it possible to de-

tect only compression waves or shear waves.

• the size of detectable structures depends on their shape, distance from

the source, propagation velocity in the soil or rock, the contrast between

their own propagation velocity and that of the soil or rock, the frequency

content of the filtered transmission signal, noise, and whether they are

part of a group (a set of boulders will be detected, a single boulder will

not). To give some idea of magnitude, a boulder 2 m in diameter 10 m from

the face is probably hard to detect, especially in terrain with a high seismic

velocity. If the same boulder is located 3 m from the TBM in clayey soil,

it will be easier to detect provided the sensors are appropriately arrayed.

The various seismic investigation procedures described in Annex 3 cover

a range of options selected on the basis of these various considerations.

Ideal seismic array

Ideally, it would be possible to install seismic equipment at the cutting

face, necessarily attached to the TBM, but isolated from it during logging

and capable of complete analysis of refracted and reflected waves, com-

pression waves and shear waves in order to achieve a view of the soil and

determine its seismic, elastic and viscosity characteristics. Unfortunately,

this is almost impossible to achieve in practice, since over short distances,

compression waves, shear waves, refracted waves and reflected waves

are not clearly distinct.

In Figure 4.3, the left-hand side shows an ideal but impracticable arrange-

ment; the laws of geometric optics mean that it is impossible to achieve a

complete view of the interface. The right-hand side shows non-detectable

areas in broken lines and detectable areas in unbroken lines. One or more

sensors may be added to the rear to enrich the data. It is impossible to ob-

tain full data about seismic transition in soil; of necessity, data is limited to

interfaces which bounce back reflected or refracted waves to the TBM face.

However, the TBM does offer one advantage: its cutting head revolves,

and a device attached to the head may locate the interface plane in space,

which cannot be achieved using a single seismic line, necessarly immobile

in the gallery. Detection possibilities can be further improved by adding

sensors along the gallery.

Additional information for interpreting measurements may be gleaned from

work on the following factors:

• compression waves and subsequently shear waves, which do not behave

the same way in fluids.

• the frequency content of the signal, especially given that distance is not

a major factor since the higher the frequency, the more the material is

intrinsically continuous and the higher its viscosity and elasticity.

• wave attenuation due to viscosity.

The following arrangements represent a selection from the available op-

tions.

Possible seismic array

In the light of the constraints discussed above, all the currently known

technical methods belongs to one of the following types, set out in

diagrammatic form in Figure 4.4:

• Type 1 lateral - reflection: Such method belongs to reflection seismic.

Geophones are arrayed along the length of the gallery; the signal is ge-

nerated by explosives placed in short boreholes drilled from the gallery

at some distance from the face. Since the refracted wave arrives first,

it is used to calculate the compression wave propagation velocity. An

iterative process allows the correct velocity to be assigned to reflected

Figure 4.3 - Reflection seismic at interfaces.



waves and determine the shape and position of the reflecting objects.

Drawbacks: poor visibility ahead of the TBM; safety issues relating to

use of explosives.

• Type 2 frontal and lateral - reflection: This is the same system as

above, plus seismic array placed at the TBM face. To take the face area

into account, the source must not be too far away, so explosives may not

be used. The spread installed is shorter than in the lateral arrangement.

For any given soil, the use of a mechanical source generally results in

higher frequencies than for explosives. This results in higher resolution,

but a shallower investigation depth.

• Type 3 frontal - reflection: The seismic spread is installed only at the

TBM face. The seismic source is optimised to generate high frequencies,

thus improving detection capability. This typically the best arrangement,

but its potential is limited by the laws of geometric optics (see above).

• Type 4 frontal - reflection (for the record): By using a weaker source,

only data from the direct wave or refracted wave are transmitted and ex-

ploited. This makes it possible to survey any destructured area for several

tens of centimetres ahead of the cutting face.

Specific details about each of these procedures are presented in Annex 3.

Results

The results from each of these four procedures consist in all or part of the

following information:

• profile of P waves and more rarely, S waves at the location of the seismic line,

• profile of the mechanical parameters of the soil, derived from the velocity

of the P and S waves,

• geometric description of the principal reflecting objects,

• 2D representation (plan and cross-section) and 3D diagrams showing the

intensity and distribution of the reflection coefficient for the area under

investigation.

As emphasised above, the longest arrays (types 1 and 2) using explosives

will deliver results well ahead of and to the side of the tunnel (several

tens of metres ahead of the face, up to as much as 100-150 m in ideal

conditions). Those restricted to the tunnel face (type 3: higher-frequency

hammer impact) will be more accurate, but more localised.

4.2.3 - RadarPrinciples

Radar is another propagation method, involving electromagnetic fields

which provide information about electromagnetic contrasts, in this case

electrical permittivity. These relate to the nature of the material itself and

not its mechanical characteristics.

The laws of geometric optics are exactly the same for radar and seismic,

and the wavelengths are of the same order of magnitude.

The differences are as follows:

• Soil is an unfavourable medium for radar, because soil conducts electri-

city such that it could be termed a «semi-conductor», although not in the

proper sense of the term. The more highly conductive (clayey) the soil,

the greater the radar wave attenuation; signal attenuation over distance

is much greater with radar than with seismic. There is a maximum range

of 5 m, even in favourable circumstances. The advantage of radar is that

it operates irrespective of mechanical behaviour, which allows it to be

incorporated into the TBM cutterhead.

• The propagation velocity of electromagnetic waves is unique; the

magnetic component of the field propagates at the same velocity as the

electrical component, unlike the stress wave, which travels at a different

velocity depending on whether deformation is perpendicular (S wave) or

Figure 4.4 - Various seismic investigation layouts.



parallel (P wave) to the direction of propagation. Radar images are there-

fore cleaner, freer of noise and easier to exploit immediately.

Clay and limestone, for instance, can be differentiated on the basis of their

differing electromagnetic characteristics. The same cannot be said of dry

sand and limestone, which are virtually identical from an electromagnetic

point of view.

Radar layout

With regard to the four layouts shown in Figure 4.4 for seismic, the first

two must be ruled out since the radar signal attenuation is too great for

this acquisition geometry to be possible. The fourth arrangement, for re-

fraction, cannot be used because the direct wave between the transmitter

and receiver is too powerful and in practical terms constitutes noise to be

eliminated. Only the left-hand arrangement in Figure 4.5 may be used for

radar apparatus.

One consequence of the rapid attenuation of the wave is that the further

away these objects are, the lower its ability to detect them. High frequen-

cies are very rapidly attenuated but provide precise information about

small objects. The lower frequencies required to detect at distances of

over 5 m are less able to detect small objects.

Results

The layout is simple, such that the results are exactly the same as those for

borehole radar and directed boreholes: the signal does not contain supe-

rimposed reflected and refracted waves or P-S waves; the results consist

in an image of the soil, whose precision depends largely on the degree of

electromagnetic contrast and the quantity of signal processing carried out.

4.2.4 - Electrical resistivity methodsPrinciples

Electrical resistivity methods measure the shape and behaviour of a static

electromagnetic field generated by electrodes A and B (fig. 4.6). A voltage

U is measured across pairs of electrodes (M-N, P-Q) and current I is mea-

sured between two electrodes (A-B) This allows resistance values R to be

calculated relatively easily for apparent resistivity (pseudo-resistivity) and,

with much more difficulty, «genuine» resistivity values. No waves are invol-

ved, therefore the notions of distance, propagation velocity, reflecting sur-

face or actual geometry are not relevant here. The result is a continuous,

fluctuating value for the apparent resistivity field; actual boundaries can be

determined solely by interpretation.

To be useful for forward detection, the structure being investigated must

be large and have a high resistivity contrast with the surrounding terrain. A

typical example is a large pocket of clay (resistivity: 0.1-10 Ohm.m) in pure

limestone surrounding terrain (resistivity in excess of 1000 Ohm.m), with a

resistivity contrast ratio of the order of 1000.

Focused electrical resistivity method

Electrical systems consist in equipping the TBM cutterhead and tail seal to

carry out resistivity and polarisation measurements ahead of the cutting face.

Measurement is carried out by means of electrodes fixed on disc cutters

that are electrically insulated from the cutterhead and on the TBM tail seal,

and return electrodes some distance back, in the section lined with arch

segments. Data is sent to the surface where, after calibration, the results

are processed and interpreted.

Surplus electrodes are added to force the electric field to behave as in the

bottom diagram in Figure 4.6 rather than as in the top diagram. The lines

of current (red) penetrate more deeply into the soil and form beams in three

dimensions; these may extend to depths of up to 10 metres. This is known

as focused electrical method.

Figure 4.5 - A single radar investigation layouts (left); adding an antenna laterally (right) appears to be impossible, since the distances are too great.



Figure 4.6 - Top: conventional electrical resistivity method – Bottom: focused electrical resistivity method.

In the top part of Figure 4.6, conventional apparatus is presented, with the

current electrodes generating the field; resistivity is calculated by measuring

the voltage between electrodes M and N or P and Q for current passing

between electrodes A and B. At the bottom of the same Figure 4.6, the same

system is shown in diagrammatic form, with multiple current electrodes,

forcing the lines of current linking A and B to bend and penetrate further

into the soil adjacent to the measurement point. This diagram is correct, but

is not intended to be an accurate representation of the actual behaviour of

the electric field. In three dimensions, arrays of electrodes with alternating

positive and negative charges are installed, producing a beam of current

lines, measured by voltage electrodes.

Results

Results are obtained by processing involving complex mathematics. The

result is not an image but field variations expressed in terms of equipotential

values, in similar fashion to a hydrostatic field.

This method can detect

resistant gravel in a conducting

matrix (clay) if there is a large

enough quantity of gravel. It

cannot, however, detect gravel

in a sandy matrix, or an isolated

boulder in clay, all the more so

in that close to the TBM, the

system is affected by the me-

tallic mass of the latter.

4.3 - Other methods

Instrumentation of shield cutting tools makes it possible to measure wear

of these tools in real time, as well as the force applied to them. Depending

on this wear and thrust measurements elsewhere, it is possible to moni-

tor changes in the characteristics of the soil encountered. This procedure

makes it possible to map the cutting face being excavated and optimise the

organisation of maintenance.

As with exploitation of machine parameter data, the data supplied by ins-

trumenting cutterhead tools is not actually forward probing, since the soil in

question is examined as it is being excavated. Nevertheless, this data allows

variations in the behaviours of the materials encountered to be detected and

may provide grounds for adjusting machine operation parameters or alert

operators to the probability of a risk event occurring.

4.4 - Additional on-site tests

Additionalon-site tests such as hydrogeological tests, dilatometer tests and

stress measurements by hydraulic stimulation of fractures are not used on

TBM worksites. They are listed here for the sake of completeness in the

event of a particular anomaly requiring more advanced investigations to be

carried out, most probably combined with degraded operation of the TBM.

It should be noted that the technical details are presented in the previous

recommendation [1].

4.5 - Balance between requirements and probing methods

The table below shows the most appropriate probingmethods for detecting

risk events for both open mode and confined TBMs. Figure 4.7 - Cutting tool wear.

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5 - Recommendations

This chapter contains four parts:

• examining the findings of design studies,

• the contents of tender documents,

• principles of compensation,

• typical procedure.

5.1 - Design studies (excluding to the tender documents)

In the light of the difficulties of carrying out forward probing ahead of a TBM,

discussed extensively above, a deliberate effort should be made to dispel all

uncertainty prior to issuing the order to proceed with works, and if possible

achieve this aim.

To do so, following AFTES recommendation GT32.R2F1 [4] is recommended.

The risk management process should be implemented from the very outset

of design work, observing the appropriate method:

• developing an anticipated geological model for each phase of design, in-

cluding the very first phase, even if the data is far from complete

• at a very early stage, identifying the major uncertainties, on which the

principal investigations designed to bring down the level of risk should be

concentrated

• proceeding iteratively, only defining new investigation campaigns after

having completed the following steps:

- exploiting the preceding stage to the full

- summarising the results in an updated version of the provisional geo-

logical model

- identifying, analysing and assessing the risks in order to determine the

treatment to be undertaken. Treatment actions are as described above

(cf. § 3.2.1 and 3.2.2) and consist mainly in specific investigations and

technical specifications for design of the TBM.

If, despite all these efforts, the level of residual risk remains high because it

has not been possible to perform some investigations (due to environmental

planning considerations, for instance) or because in practical terms they

have had to be limited in number because of the depths or surface access

difficulties involved, the focus should be on treatment measures aimed at

bringing down the level of residual risk relating to forward probing and the

technical specifications as defined in § 3.2.2.

Thus, risk management stage is indispensable to sustain the need for

forward probing.

5.2 - Tender documents

The tender documents drafted by the contractor must include a descrip-

tion of the residual risk treatment measures identified on completion of the

design work when finalising the risk register. The residual risk treatment

measures to be implemented during execution should include the following:

• the technical specifications deemed necessary; these must be incorpo-

rated into the design and outfitting of the excavation machine

• forward probing details.

Forward probing and technical specifications deemed necessary to bring

down the level of residual risk must be clearly defined in the tender docu-

ments such that candidates are able to take these requirements into account

in their bid. However, the specifications may be adjusted in agreement with

project stakeholders when the tender is discussed in more detail. Similarly,

contractors’ obligations regarding procedures envisaged for coordinating

the worksite must be specified in the tender documentation, with the possi-

bility of these being amended during detailed tender discussions.

With regard to forward probing, the tender documentation should clearly

indicate the following:

• the forward probing programme,

• all procedures for exploiting and disseminating the findings of these in-

vestigations,

• the methods used to analyse candidates’ bids and the technical selection

criteria,

• candidates should be obliged to present a list of answers in their bid,

failing which it should not be taken into account.

5.2.1 - Forward probing programmeIn line with risk assessment, the identification of residual risks and the tech-

nical specifications for the TBM, the forward probing programme specified in

the tender documentation should include the following points:

• a definition of the purpose of each type of forward probing, i.e. the infor-

mation being sought (value to be measured, index to be detected, etc.) in

order to bring down the level of risk,

• a definition of the area in which each action is to be implemented and

its frequency of implementation within this area, along with details of

whether the investigation in question is systematic or one-off, for a given

singular area,

• where applicable, a definition of «trial test» zones where it will be possible

to calibrate the indirect methods through comparison with the results of

core boreholes,

• a description of the type of method to be used if the latter is sufficiently

tried and tested, or alternatively full details of the aims to be achieved with

a view to encouraging innovation and experimentation with new proce-

dures.

While it is relatively simple to deal with the first three points (answers to

which are provided by the risk assessment), the same cannot be said for the

fourth, which is intended to enable selection of one or more methods and

define how these are to be implemented.

Indeed, this is difficult for a number of reasons.

• As already explained, there is no «miracle answer,» and each project has

its own particularities. Probing methods may vary widely between projects

depending on the nature and level of residual risk in question, so a specific

programme must be defined each time. This means that on each occasion,

it is necessary to analyse the suitability of the available methods and the

specific methods envisaged for these to be implemented, bearing in mind

that at least in some cases, theoretical suitability is no guarantee that they



can be used due to limitations on implementation. Particular attention

should be paid to whether the time needed to produce the interpretation

of data from forward probing is compatible with the rate of progress of

the TBM.

• The arrangements for implementing the methods under consideration

must be defined, despite the fact that the actual design of the machine

with which works are to be carried out is only approximate at the time

when the tender documentation is being drafted. These arrangements

must be both accurate and flexible, so that candidate contractors can

take them into account in their bids, without having had to assess the

relevant impacts in detail.

As a result, defining the forward probing programme involves a combina-

tion of risk analysis, targeting the actions required to enable an effective

reduction in the level of residual risk, and the required technical specifi-

cations for the TBM, in order to ensure that the means brought to bear are

consistent with the objectives.

Lastly, the probing programme finalised during the final tender negotia-

tions should be a «living» document that is adjusted as works progress in

order to take the following aspects into account:

• all information gathered during the course of the worksite,

• updated residual risk assessment generated during the course of ‘risk

monitoring’ on the basis of this information.

Forward probing strategy must be adjusted in order to remain relevant

to the conditions encountered during works. All such adjustments should

be determined during the course of exploitation and dissemination of the

results, as detailed below.

5.2.2 - Exploitation and dissemination of resultsThe aims of exploiting and validating probe results with regard to worksite

coordination are fundamentally the same for mechanised TBM excavation

as for conventional excavations. It follows that in the main, the procedures

described in the preceding recommendation (cf. [1] AFTES n° GT24-R1F1:

«Les reconnaissances à l’avancement» (‘forward probing’), § 3) are also

relevant here.

For instance, the tender documentation should clearly detail the proce-

dures for the exploitation and effective use of data from forward probing,

particularly procedures for disseminating and sharing data between the

contractor and the project manager (or project designer) as well as the

organisational procedures established in order to make joint decisions on

the basis of exploitation of this data with regard to the following aspects:

• adjustments to be made to worksite coordination,

• the adjustments to the probing programme discussed above.

In particular, the documentation should specify the organisational proce-

dures to be implemented in the event of a crisis, such as the occurrence of

an event identified in the risks.

However, TBM worksites also differ in a number of important ways:

• The progress rate of the TBM means that the exploitation, interpretation

and sharing of information and its application to worksite coordination

must be carried out in an extremely short space of time.

• The «TBM parameters» provide a great deal of information about ope-

rating conditions and progress (cf. § 4.1.2.). Obviously, this vast amount

of data focuses mainly on operation, maintenance and preservation of

the machine and its environment, but analysing variations in some of

these parameters also makes it possible to detect changes in geological

conditions.

Consequently, the procedures described in [1] § 3 and reproduced above

need to be adjusted:

• firstly, «TBM parameters» should be taken into account as much as pos-

sible when forecasting the conditions ahead

• secondly, an adequate mode of organisation (particularly in terms of

human resources) needs to be put in place to process the available data

extremely quickly (cf. § 5.2.4. below).

On the other hand, ex-post exploitation of probe data and retrospective

analysis can take place in exactly the same way for TBM worksites as for

those using conventional methods, for which the previous recommenda-

tion should be referred to (cf. AFTES GT24-R1F1 – § 3.2 and 3.3 [1]).

5.2.3 - Bid analysis and selection criteriaThe bid rules determine how bids are to be analysed. They specify a list

of selection criteria for bids and their respective weighting in the overall

ranking.

For forward probing, the following recommendations are made:

• a specific sub-file for forward probing should be included as a distinct

item in the candidates’ technical memorandum forming part of their bid.

This sub-file, the content of which should be defined in the bid rules,

should constitute the candidate’s «probing project» and should be the

subject of specific analysis and weighting,

• the technical criterion for its selection should include a specific sub-cri-

terion for the «probing project», and the weight of this sub-criterion

should be significant in the technical scoring of the bid.

5.2.4 - Mandatory answers to be suppliedThese are answers that the candidate should be obliged to provide in its

bid, in the format specified in the bid rules. Generally, they should take the

form of a detailed technical memorandum that expressly addresses the

forward probing programme.

The mandatory answers for each type of probing service should include,

but are not limited to, the following:

• how the purpose of the probing has been apprehended, i.e. what infor-

mation will be sought in order to bring down the level of risk,

• the definition of the area and frequency of implementation of probing,

specifying whether this involves systematic or one-off probing dedicated

to a singular area,

• a description of the method envisaged for implementation; this should

either be directly determined in the tender documentation (dossier de

consultation, DCE) or suggested by the candidate in line with the requi-

rements of the tender documentation,



• a description of the organisational measures required to perform probing

and their impact on the conduct of works,

• a detailed list of the personnel involved in the probing process (name, CV,

qualifications, position, time to be spent on the worksite, etc.),

• a description of the documents to be supplied for circulation of results (if

the relevant format is not defined in the tender documentation).

The presentation of all the above items in a candidate’s bid should consti-

tute its «probing project»; the successful bidder’s project should be in-

corporated into the tender following any adjustments during final tender

negotiations between the project owner and the successful bidder.

5.3 - Compensation

Probing services should be properly remunerated to ensure they are of

sufficient quality. Consequently, the price list and detailed estimate should

comprise a specific and sufficiently detailed section devoted to forward

probing.

This should include individual details of each type of probe, with specific

compensation depending on the frequency and/or length of implementa-

tion.

Compensation should incorporate the following considerations:

• preparation and execution of forward probing,

• interruption of progress (loss of production),

• sorting and exploiting the results.

The geotechnical engineering mission to study the potential impact of the

findings on worksite coordination should be the subject of distinct com-

pensation, which may form part of a complete geotechnical engineering

assignment (G3 mission as defined in standard NFP 94-500).

5.4 - Typical method

The general method may thus be summarised in the form of two major

stages (Figure 5.1):

1. Prior to excavation (Design studies):

Investigations to be performed during design studies should include

surface measurements, the performance of geophysical investigations,

carrying out core or destructive probes with logs and parameter recording,

construction of investigation shafts and/or galleries, and the completion of

on-site and/or laboratory tests. As already specified, the purpose of these

initial investigations is to establish a geological and geotechnical reference

model to which the risk management process may be applied. This model

should clearly identify the outstanding

residual uncertainties prior to excava-

tion.

2. During excavation:

Analysis of the various forward probing

methods reveals that there is no single

method which, in isolation, makes it

possible to identify and categorise risk

events. The limits of the various investi-

gative methods, in terms of probe depth,

reliability of the data supplied and their

ability to categorise geological objects

in terms of geometry, hydrogeology and

geotechnics mean that in many cases,

the best option is to choose a combina-

tion of several methods. In particular, as

shown in the figure below, the combined

application of a number of methods is

recommended:

• Initially, indirect methods (§ 4.2) (Fi-

gure 5.1): the main advantages of these

types of investigation relate to the fol-

lowing:

- the investigation depth (up to 70-

100 m) depending on the apparatus used,

STEP 1: PRIOR TO ExCAvATIOn (DESIgn PhASES)

STEP 2: DuRIng ExCAvATIOn (FORWARD PROBIng)

InvESTIgATIon METhodS

InvESTIgATIon METhodS

PURPoSE of InvESTIgATIon

PURPoSE of InvESTIgATIon

• Surface measurements• Geophysical investigations• Boreholes• On-site tests• Laboratory tests

• DIRECT METHODS- Direct observation at the face or

lining (open mode TBM)- “Machine” data- Core boreholes- Destructive probes with logs and/

or recording of parameters• INDIRECT METHODS- Reflection seismology- Radar- Electrical resistivity- Other

• Develop provisional geological model• Identify major uncertainties at a very early stage• Determine any additional investigations• Risk identification, analysis and assessment• Define forward probing programme

• Better location and definition of identified risks• Define most suitable treatment actions

Figure 5.1 - Summary diagram of the general approach recommended for investigations during the design and excavation phases for underground works.



Figure 5.2 - Typical approach to excavation in rocky terrain.

- their ability to provide data and information for an area around the axis

of the tunnel, in two or three dimensions,

- their minimal impact on progress of the TBM in terms of the time nee-

ded to carry out the tests.

• Subsequently, direct methods (§ 4.1) (Figure 5.1): these methods, in-

cluding core boreholes and/or destructive drillings with logs and/or re-

cording of parameters, allowing the position and geotechnical and hy-

drogeological characteristics of geological objects to be identified, and

subsequently to help decide on the most appropriate corrective mea-

sures (Phase 3 of Figure 5.1). However, the investigation depth that can

realistically be achieved using these methods is relatively restricted (of

the order of 30-50 m). Moreover, these methods do not provide conti-

nuous information: even in the event of systematic application of this

type of investigation, the quantities of soil or rock surveyed are limited

compared to the total excavation cross-section. Boreholes are therefore

the most effective when combined with indirect methods.

However, indirect methods are limited in that they do not supply unequivo-

cal indications of the nature and geotechnical characteristics of the geolo-

gical object under investigation and do not allow for samples to be taken.

Indirect investigation methods should therefore be chosen as appropriate

to the geotechnical environment. They may be conducted at regular in-

tervals, and their execution, defined in the forward probing programme,

should be integrated with the TBM production cycle. This approach avoids

having to progress amid unknown geological conditions.

This method is particularly appropriate for tunnels in rocky environments.

Figure 5.2 shows an example of how this method can be applied to the

detection of a fault in a rocky environment.

Reflection seismic methods are an indirect investigation method, shown in

Figures 5.2 and 5.3 below: TSP, TRT, ISIS, SSP etc. are presented in Annex 3.

If the nature of the soil or rock environmentmakes forward probing impos-



sible to implement (e.g. loose, water-bearing soil), the process described

above cannot be applied due to logistical and practical difficulties. The re-

commended approach in such cases is based on the following activities:

• using indirect investigation methods (e.g. SSP or similar: see Annex 3;

Phase 1 in Figure 5.3) to identify any risk events, e.g.: the occurrence of

large boulders (excavation in alluvial deposits) or the occurrence of hard

rock in a softer zone (excavation close to an irregular contact between be-

drock and loose overburden deposits).

• using the results of these investigations to adjust treatment measures to

be applied for ongoing excavation and to redefine the schedule, for instance

by incorporating maintenance shutdowns and compressed-air maintenance

to implement the measures identified (Phase 2 in Figure 5.3). t

Figure 5.3 - Example of this approach for excavation of loose soil applying indirect investigation methods (Phase 1) with a view to improving scheduling of the application of the most appropriate mitigating measures (Phase 2).



Annexes

Annex 1 - Bibliography

[1] AFTES, GT 24-R1F1 Recommendations, 2008. «Les reconnaissances à l’avancement» («Forward probing») – Tunnel et Ouvrages Souterrains n° 209,

p.320-365.

[2] AFTES, GT 4, 2004. «Fiches signalétiques des chantiers mécanisés» («Descriptive sheets for mechanised worksites»).

[3] AFTES, GT 4 Recommendations, «Choix des techniques d’excavation mécanisée» («Choice of mechanised excavation techniques»), GT4R3F1.

[4] AFTES, GT 32 Recommendations, «Caractérisation des incertitudes et des risques géologiques, hydrogéologiques et géotechniques» («Identification of

geological, hydrogeological and geotechnical uncertainties and risks») – Tunnel et Espace Souterrain 232, p.274-314 - GT32-R2F1.

[5] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier «Martine»: Cylindre électrique – Réflectométrie RADAR (Radar reflectometry for TBM on SNCF worksite) – Rapport

1 -96 – A3 1 SNCF.

[6] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier «Martine»: Matériel – Sondage axial de 55 m de longueur + sondages obliques plus courts au travers de la jupe

(Probe equipment used on SNCF worksite) – Report 13 – 97 – A3 2 SNCF.

[7] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier «Martine»: Résultats Réflectométrie RADAR – Cylindre électrique (Radar reflectometry results on SNCF worksite) –

Report 14 – 97 – A3 3 SNCF.

[8] Chantier SNCF – RER – Eole- Tunnelier «Martine»: Réflectométrie RADAR dans des forages destructifs provisoirement tubés et réalisés à travers la roue de

coupe grâce à des sas spéciaux («Radar reflectometry in provisionally tubed destructive probes inserted through the cutterhead using special airlocks» on

SNCF worksite) Report 32-99 – A3 4 SNCF.

[9] Chantier SNCF – RER – Eole-Tunnelier «Martine»: SNCF worksite summary – Report 44- 2000– A.3 EOLE.

[10] Chantier RATP – METEOR: Cylindre électrique (Electric cylinder on RATP METEOR worksite) – Report 3 – 97 – A3 2 RATP – Not relevant.

[11] Métro de SIDNEY – Système CATSBY: Traitement des données sur Tunneliers («Catsby system on Sidney metro; TBM data processing») – Report 28 – 98

– A2 BOUYGUES.

[12] Métro de SIDNEY – Système CATSBY : Traitement des données su Tunneliers («Catsby system on Sidney metro; TBM data processing») – Report 48 –

2000 – BOUYGUES.

[13] BPNL– Tunnel de CALUIRE: Analyse des vibrations du tunnelier pour détecter l’occurrence de cavités ou/et de zones faibles («Analysis of TBM vibrations

to detect the occurrence of cavities and/or weak spots in Caluire Tunnel») – Report 29 – 98 – A 2 bis – BOUYGUES – Promising results; what were the

outcomes?

[14] Aménagement Cleuson-Dixence (Cleuson-Dixence development): double tail seal TBM, equipped subsequent to commencement of works, destructive

probes over 100 m long through the tunnel lining (drilling through cutterhead not possible), rail fixed on arch segments, radar + gamma ray reflectome-

try. Conclusion: «not appropriate Cleuson-Dixence, easier with a larger TBM» – Report 16-97 – A3 4 Bonnard&Gardel.

[15] Bibliographical summary of methods using the cutterhead – ANTEA: Report 47- 99 ANTEA – Report lists the following methods:

• Vibration analysis (cf. BPNL Caluire Tunnel)

• TSP 202 (Tunnel Seismic Prediction) and SSP 202 (Sonic Soft Ground Probing System) by AMBERG

• Shield Pilot system by HAZAMA (seismic waves + Rayleigh waves, SASW)

• Radar on cutterhead (Skanska AB)

• HSP method (Horizontal Seismic Profiling) – INAZAKI- TEM method (Transient Electro Magnetic method) – WADA.

[16] BEAM procedure (Bore-Tunneling Electrical Ahead Monitoring) - Equipping the cutterhead and tail seal allows resistivity and polarisation measurements

to be performed ahead of the face.

[17] TSP procedure – Amberg Technologies AG- New applications since 1999 (ANTEA report)?

[18] HERRENKNECHT

• ISIS procedure (Integrated Seismic Imaging System),

• SSP procedure (Sonic Softground Probing) (Cf. SSP 202)

• MWD procedure (Measurement While Drilling) – two probes for inclined boreholes 45 m long

• BORATEC procedure (Borehole Radar TEChnologie) – Borehole radar: Reflectometry, crosshole, tomography.

[19] Mobydic procedure - Instruments embedded in cutterhead tools.



Annex 2 - Feedback from forward probing

A number of examples relating to the investigation of the major risk events

are supplied for the purposes of illustration.

2.1 - Major water ingress

Saverne Tunnel (eastern France high-speed line)

Probes were drilled using an ATLAS COPCO 1838 drill mounted on the HK

S670 TBM. This is a mobile rotary percussion drill with six-foot rods. It may

be positioned on the erector or in the shield as here: it may be swivelled

through 120°.

For the 4 km excavation of Tunnel B1, nineteen probes with lengths of

between 20 and 50 m were drilled, with cuttings from each rod recovered,

giving a total overall length of 600 m. This allowed for the following:

• detection, where applicable, of the following geological conditions: Vos-

ges fault line; faults and sand pockets, potential water inrush, particularly

adjacent to the Langthal valley,

• investigation of terrain adjacent to the cross passages,

• investigation of changes in facies and geological formations (Muschelkalk,

Vosges sandstone, principal Conglomerate and Buntsandstein interme-

diate sandstone),

• all parameters were systematically logged and monitored during drilling. To

interpret the probes, the following borehole pressures were used: thrust at

50 bar, percussion at 80 bar, and rotation at 100 bar. Information on the ter-

rain encountered was derived solely from variations in the speed of progress,

• probes took between three and four hours (preparation: approximately 1

hour; 40 m probes take approximately two and a half hours, 20 m probes

1 hour 20 min. Removal of rods: approximately 30 min. Wherever possible,

these probes were carried out during maintenance cycles, particularly

when cutter bits were being changed,

• data processing was carried out using software provided by Herrenknecht

(ICS Trend Analyzer 3.0) and a computer spreadsheet; to enhance compre-

hension, data interpretation was carried out “by hand” (see the example

below). Good correlation between the “speed of progress during the probe”

and “thrust on individual cutter bits during excavation” was observed.

DSD West Drainage Tunnel (Hong Kong)

Excavation of the main rainwater drainage tunnel DSD-West Drainage in

Hong Kong by the Dragage Hong Kong (BYTP) – Nishimatsu Joint Venture.

The main tunnel, 10.5 km in length, comprises two sections, one with an

internal diameter ID1 of 6.25 m and a length of 3.9 km, the other with an

internal diameter ID2 of 7.25 m and a length of 6.6 km.

The geology passed through consists of granite and volcanic tuff, impacted

locally by major fracturing along eight major identified fault lines, and over-

burden of up to 300 m.

Figure 1 - Probe in the Saverne TBM shield.

Sour

ce :

SBTP

CI 2

012

Figure 2 - Saverne Tunnel borehole 14 - speed of progress chart.

Sour

ce :

SBTP

CI 2

012

Coarse sand Fine sand Medium sand



This hard to extremely hard rock was excavated using two double shield

TBMs, the first 7.2 m in diameter and the second 8.3 m in diameter.

The tunnel is a drained tunnel. However, for environmental reasons, the total

discharge rate at the portal was limited to 300 l/minute.

This led to the client calling for probes to be carried out ahead of TBM pro-

gress, for the entire project. As a result, 2 probes with a maximum length of

60 m and minimum overlap with previous probes of 10 m were systematically

drilled, using 2 drills located to the rear of the arch segment erector. A maxi-

mum water flow rate for each probe was set: (0.2 l/min/m, max 1l/min/5m). If

these criteria were exceeded, additional boreholes and injections were carried

out in order to reduce the water flow rate to beneath the defined thresholds.

The figure below shows the probes located on their mobile stand to the rear

of the arch segment erector and the places on the shield through which

access for drilling ahead of the TBM was possible.

In all, almost 25% of the total project length was treated.

Forward probing could last anything up to 1 complete shift; boring and in-

jection could take up to 6 shifts; TBM rate of progress was therefore highly

impacted, between 240 and 300 m/month depending on the TBM.

Salazie Galleries (Reunion Island)

Excavation of 2 Galleries (Upstream and Downstream) took place through a

basic volcanic series consisting of zeolitic and non-zeolitic basalt, breccia,

slag, tuff and paleosols. The series is interspersed with many dykes and

locally, features serpentinised areas with all the related minerals and harm-

ful gases. Sustained water inrush was as much as 350 l/second (upstream

gallery) and 470 l/second (downstream gallery) and required the two hard

rock TBMs to be halted. The water inrush occurred behind the dykes, with a

compartment effect.

In the light of the relatively short distance to be excavated prior to break-

through, the downstream gallery was completed using conventional explo-

sive methods.

However, for the upstream gallery, the following was required:

• construction of a recess for long probes, fitted with an airlock (flow rate

and pressure measurement)

• the TBM for this narrow-diameter tunnel (dia. 3.6 m) was protected from

water for maintenance

• excavation of part of the tunnel using conventional methods while the TBM

was out of service

• once the TBM recommenced work, systematic forward probing using

boreholes with an average length of 125 m (designed to investigate one

week’s worth of production), the purpose of which was to check for the

presence of water, carried out by means of destructive boreholes. Carrying

out these boreholes required specific preparations and involved the TBM

being halted for at least one day in all.

Figure 3 - TDSD West Drainage Tunnel (Hong Kong) - <Investigation drilling rigs.

Sour

ce :

BOUY

GUES

Trav

aux P

ublic

s 201

2

Figure 4 - Salazie Gallery (Reunion Island)_Upstream Gallery: Long probes fitted with airlocks (probe recess at the shield).

Sour

ce :

SBTP

CI 2

006-

2007



2.2 - Cavities encountered

This refers here to voids and filled cavities.

The cavities encountered may have diverse origins and be one of several

types.

Cavities with natural origins include karst cavities and networks and dissolu-

tion voids. Other cavities may be of anthropic origin, such as old abandoned

quarry workings.

Risks relating to the presence of cavities encountered during TBM excava-

tion may be quite considerable. In particular, they depend on the following:

• the shape, dimensions and position of the cavity with respect to the tunnel,

• whether or not the cavity encountered is filled and, in the event that it is,

whether the fill is under pressure or not,

• cavities that are small compared to the tunnel but long may present dif-

ficulties, particularly in the event of SPB TBMs being used: the bentonite

may migrate towards the soil cavities, resulting in a loss of containment

pressure at the face,

• encountering cavities that are large compared to the tunnel raises the

issue of stability of the structure and its load-bearing capacity in the event

that the cavity is located lower down (it should be noted that a large cavity

that is not intercepted during excavation of the tunnel, but located just

beneath it, is also an unfavourable scenario),

• lastly, in the event of a filled cavity ‘under pressure’, the risk relates first-

ly to the fill escaping when the TBM intercepts the cavity, and secondly

to improper restoration of hydraulic continuity once the tunnel has been

completed (with a risk of putting pressure on the structure).

EOLE and SIAPP tunnels

In the Paris region, for the EOLE and SIAPP tunnels, systematic and non-sys-

tematic forward probing was used to detect voids ahead of the face (see

Annex 2 § 2.4).

2.3 - Boulders

Uncertainty relating to the location and dimensions of boulders may present

a risk, particularly in the case of EPB or SPB TBMs.

Boulder detection is generally carried out by means of indirect investigation

(see § 4.2, indirect investigation methods).

The parameters to be taken into account are as follows: the size of boulders,

their continuity, the matrix (rocky or soft), the contrast in the nature of boul-

ders compared to the surrounding terrain, which may result in contrasting

electromagnetic characteristics (resistivity, permittivity, etc.).

Reflection seismology methods are effective for continuous beds of boulders

in a soft matrix, since this results in a good reflection coefficient and reflec-

tion for all frequencies, and consequently no loss of energy.

Radar is also effective in similar circumstances, for smaller distances, provi-

ded that the matrix is not too clayey.

The BEAM method is effective for detecting boulders (which are electrically

resistant) in a clay matrix (which is conductive). Detection is harder in other

cases.

2.4 - Decompressed soil and/or differing compactness

Line 12 extension

The tunnel bored for the extension of Paris metro line 12 between Porte

de la Chapelle and Mairie d’Aubervilliers runs mostly through Saint-Ouen

limestone, Beauchamp sand and Marl and loam. In the north and east of

Paris, the latter two formations may contain gypsum, dissolved to varying

degrees. The presence of large voids or uncompressed areas cannot there-

fore be ruled out.

In order not to adversely affect progress of the TBM, it was decided to

conduct additional initial investigations for those parts of the project with po-

tentially high levels of gypsum. The large number of pressure and destruc-

tive probes allowed decompressed areas to be identified; these were treated

by injection prior to the TBM passing through them. In addition, space was

set aside to the rear of the TBM cutting head to install a probe.

EOLE – RER E (Paris)

In Paris, the inter-station tunnel for the EOLE (RER E) line built in 1993-

96 connects Magenta and Haussmann St Lazare stations. It is a twin-tube

structure 1670 m in length, excavated by means of a 7.40 m excavation

diameter TBM, in diverse soil beneath groundwater level.

At that time, risk analysis had not been formalised in a Risk Management

Plan, as specified in today’s fascicle 69 of the Works General Technical Spe-

cifications, but an expert mission was tasked with issuing an opinion on the

geotechnical risks inherent in the soil passed through and the technological

risks relating to the TBM.

Figure 5 - Salazie Gallery (Reunion Island) - Table showing forward probe data.

Sour

ce :

SBTP

CI 2

011



The TBM attack from the starter shaft (162 Faubourg St Denis) at the sou-

thern entrance to Magenta station meant that excavation commenced in

Beauchamp sand, firstly full-face, then mixed with Marl and loam, then fully

in the latter, and lastly in full-face Coarse limestone.

Stability of the face could not be guaranteed in the Beauchamp sand be-

neath groundwater level. Moreover, abrupt changes in facies in the Beau-

champ sand (sandstone lenses, marly horizons, etc.) and materials with

highly differing strengths and permeability in mixed-face sections, pro-

gress through decompressed areas and voids where gypsum had dissolved

in Marl and loam, and the presence of historic structures (wells) were all

among the risks identified and taken into consideration in the design of the

TBM. The importance of being familiar with the specific circumstances and

anticipating the need to control settlement in an urban setting (buildings of

varying qualities, large numbers of roads and underground networks) led to

the choice of a slurry pressure balance TBM, with a cutting head equipped

with mixed tools (cutter bits and disc cutters) and a crusher, along with

planned, systematic forward probing during progress.

Conducted during scheduled excavation halts (work in 10 shifts, then 16

shifts/week), the purpose of the forward probing was to investigate a section

of soil surrounding the tunnel for a distance of some 5 m and to conduct

ongoing investigations into the soil passed through.

Investigation methods involved the following:

• A destructive axial borehole (dia. 74 mm), 55 m in length, for which drill

parameters were logged (speed of progress, thrust on tool, rotation torque,

drill fluid injection pressure) made it possible to cover the average weekly

progress distance with a 5 m overlap with the previous borehole. Two air-

locks were installed for this purpose, to ensure airtightness in the central

section of the chamber partition. Drilling was carried out at weekends,

outside excavation time, using aluminium rod apparatus. The borehole

was fitted with a 41 mm diameter PVC tube to carry out logging and geo-

physical measurements.

• Six peripheral destructive probes, 74 mm in diameter and 20 m in length,

inclined at 15° to the axis of the structure and repeated every 10 to 15

m in line with the day-to-day variations in the path of the excavation. For

these, 12 spaces were set aside on the edge of the tail seal of the TBM.

These probes were carried out at night during the third shift, or during

temporary halts in excavation.

• Geological radar geophysical investigations were conducted in the axial

borehole, using a specific borehole antenna, diameter 36 mm, length 1.25

m, emission frequency 160 MHz. To locate anomalies, four successive ra-

dar antenna scans were required, each at a 90° angle to the previous one

in the PVC tube. If no anomalies were detected, the boreholes were injected

through the rod apparatus as it was withdrawn.

• The geological radar data was supplemented by time lapse logging using

gamma rays (32 mm diameter probe) designed to locate clayey areas that

would absorb radar waves.

Figure 6 - EOLE - VOEST ALPINE PDS 740 TBM.

Figure 7 - EOLE - Location of spaces for probes.

Sour

ce :

SNCF

Eng

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ring

Divis

ion

- 199

3

Sour

ce :

SNCF

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ring

Divis

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- 199

3



Figure 8 - Example of an axial probe in inter-station tunnel V2 – segments 142-180.

Sour

ce :

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Trav

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s 201

2

Borehole and geophysical axial probing operations required 6-12 hours of

equipment downtime.

On a number of occasions, these investigations made it possible to detect

deconsolidated areas of soil, for which the TBM operating parameters could

be adjusted as a result. However, feedback from the execution of these

investigations revealed a number of difficulties:

• the poor sealing of the airlocks for the peripheral boreholes at the top of

the TBM cutting head,

• installing the preliminary steel tubing, between 2 and 3 m in length, to seal

the face during borehole operations was sometimes laborious,

• collapse of the long axial borehole in unstable soil meant it could not be

equipped for geophysical measurements,

• it was frequently difficult to install the PVC tubing for the logging and

geophysical measurements,

• the pitch of the long axial borehole, and the need to carry out borehole

trajectory measurements,

• it was often impossible to have overlapping boreholes due to the allocated

completion time and the rate of progress of the TBM,

• overrunning the time allocated to peripheral boreholes during three-shift

excavation,

• interpretation of the probe results was often difficult in real time,

• the lack of radar reflectometry contrast for the horizons passed through

meant that it was not always possible to be certain as to potential

anomalies.

It should also been noted that electric cylinder measurement was attemp-

ted in boreholes, but the difficulties in applying this method to the geo-

logical environment of the site meant that it was not possible to pursue

this. Henceforth, there should be operational adjustments of this technique,

making it possible to conduct borehole investigation in loose and wa-

ter-bearing soil.

2.5 - Anthropic elements

The detection of anthropic elements (obstacles) is often an issue for tunnels

at shallow depth (urban sites). High-frequency seismic methods and radar

may be able to detect such obstacles in some cases. If the anthropic ele-

ments are metallic, magnetic detection is highly powerful, but only over very

short distances.

Paris metro Line 12 extension, Mairie d’Aubervilliers (2010)

• During excavation, steel mesh tubing from an old borehole emerged from

the TBM cutting chamber.

• Two days later, the TBM once again came into contact with a metal tube,

resulting in significant damage to the cutterhead and the entire conveyor

(with the belt being torn off). Parts of this tube and disc cutters were found

on the belt conveyor.

Compressed air maintenance was required to repair the cutterhead (with 13

disc cutters being changed) as well as work on the conveyor system back as

far as the tunnel entrance shaft.

Sour

ce :

SYST

RA 2

010

Figure 9 - Metro Line 12- Paris, damaged disc cutter and metal tube.



Hong Kong

On the Hong Kong metro extension worksite WIL703, the tunnel route inter-

sected the bottom of a concreted shaft. This was detected by the Mobydic

system by measuring the stress applied to the disc cutters. The contrast

between the very strong surrounding rocky area (white and red) and the

relatively weak shaft (light green) is shown in the figure below. In the centre

of the light green area, it is even possible to make out dark red traces, cor-

responding to the rebar encountered in the concreted shaft.

Figure 10 - Hong Kong – Map of cutting face drawn up using the Mobydic procedure.

Sour

ce :

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201

1-20

12



Annex 3 - Probing methods

Example of a procedure: borehole logging data

Type of method Direct, Borehole logging parameters

1 - Method MWD: Measurement While Drilling (HERRENKNECHT)

2 - Type of TBM All types

3 - Investigation Borehole length: 40-45 m max

4 - PrincipleObserving changes in probe parameters makes it possible to note indications of where there is a transition between differing layers of soil or rock. A combination of some of these parameters may sometimes allow the variations in certain mechanical characteristics of the soil in question to be estimated.

5 - Apparatus

Probe positioning: three locations are usually used:- probe along the axis, through the cutterhead- rear probe located behind the TBM tail seal- bottom probe located in the arch segment erector area

Figure 11 - Location of survey probes.

Measurement system (logger plus an array of sensors on the machine)Borehole parameter processing software.

6 - operation The measurement apparatus records data relating to machine parameters as specified by the operator, and those which depend on how the soil behaves during execution of the borehole.

7 - geotechnical characteristics measured

Progress rate, penetration, rotation speed, thrust, cutting identification, water inrush, cavities

8 - Comments -

9 - Examples of investigations

Saverne tunnel, eastern HSL

Sour

ce :

HK



Type of method Reflection seismic

1 - Method

TSP 203+ (Amberg)Type 1 : Lateral

2 - Type of TBM More favourable for open TBMsSingle-seal TBM: drilling has to pass through arch segments.

3 - Investigation Investigation 100-160 m ahead of the face

4 - PrincipleConventional reflection seismic, the principle of which is that oblique interfaces observed laterally pass across the tunnel axis. In theory, this method is suitable for detecting faults exhibiting contrasts in modulus of elasticity; it is less suitable for pebbles and boulders, and cannot be used if these are too small.

5 - Apparatus

Short horizontal and perpendicular boreholes were carried out behind the TBM tail seal, into which explosive charges were intro-duced; other radial boreholes at the crown of the tunnel were fitted with geophones. A diagram of the layout is shown below.- Source: explosive, in 24 boreholes approximately 2 m long (shown in yellow below) and 4 cm in diameter.- Reception: The geophones (red) were installed at the crown in at least two sections, one to the rear of the array.

Figure 12 - Diagram of TSP method.

6 - operation

The waves reflect on accidents such as faults and are recorded by the sensors located around the tunnel. Since the refracted wave arrives first, it is used to calculate the compression wave propagation velocity and the shear wave propagation velocity. An iterative process makes it possible to assign the correct velocity to reflected waves and determine the shape and position of reflecting objects.Multiple blasts are required in order to achieve accurate evaluation of seismic velocities.


The P and S waves were exploited to derive the elastic characteristics of the materials.The Young’s modulus derived from the results of TSP allowed the formation to be zoned and determine more accurate positioning of the main reflecting objects.

8 - Comments

Amberg sells this apparatus, but a geologist or engineer must be present on site to interpret the data. This interpretation requires extensive experience on the part of the person responsible for processing, since the TSP results generally produce a number of waveform and velocity solutions. This type of investigation should be performed systematically along the length of the tunnel in order to evaluate results iteratively, with feedback from the analysis comparing the geology encountered and the TSP prediction. This analysis is easier when using conventional excavation than with TBMs.The TSP method reaches its limits when the angle between the plane of the reflecting objects and the axial plane of the tunnel is too small (<15-20°). There is a good view of the soil 50-60 m in front of the TBM head.

Example of a procedure: seismic methods

Sour

ce :

AMBE

RG

…/…




Open TBMs, rock:- Switzerland – Gotthard – La Piora zone (diameter: approx 9 m)- Island: Kahranjukar (diameter: 7.3 m)- Peru: Olmos (diameter: 5.3m)- Spain – PajaresConfined TBM:- Koralm (Austria)

Figure 13 - TSP results - Koralm tunnel.

Sour

ce :

AMBE

RGSo

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: AM

BERG




1 - Method

ISIS : Integrated Seismic Imaging System (HERRENKNECHT)Type 2 : Frontal and radial

2 - Type of TBM More favourable for open TBMsSingle-seal TBM: drilling has to pass through arch segments.

3 - Investigation Investigation 100-150 m ahead of the face

4 - Principle Conventional reflection seismology, the principle of which is that oblique interfaces observed laterally pass across the tunnel axis. Identical principle to the Amberg method, except that impact hammers are used instead of explosives.

5 - Apparatus

- The source consists of one or two hammers to generate impacts on the formation. Frontal source if the shield allows the hammer to pass through it (folding arm) and/or lateral source.

- The receivers consist of geophones located on the rock in boreholes approximately 2 m long.

Figure 14 - Diagram of ISIS method.

6 - operation

The waves reflect on accidents such as faults and are recorded by the sensors located around the tunnel. Since the refracted wave arrives first, it is used to calculate the compression wave propagation velocity and the shear wave propagation velocity. An iterative process makes it possible to assign the correct velocity to reflected waves and determine the location and position of reflecting objects.Multiple blasts are required in order to achieve accurate evaluation of seismic velocities.


Seismic velocities and map of interfaces between layers; mostly laterally, but partially forwards by extrapolation.

8 - Comments

One person is made available by the contractor for the measurement period (acquisition plus processing).This system was developed for “hard rock” TBMs. The method is incorporated in the TBM progress cycle, since it takes place at the same time as arch segment installation.


Open TBMs, rock:- Scotland– Glendoe – revealed a fault- Germany: Blessberg – revealed karst

Sour

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1 - Method

TRT – Tunnel Reflection Tomography Type 2: Frontal and lateraldeveloped by NSA Engineering (Golden, Colorado)

2 - Type of TBM More favourable for open TBMsSingle-seal TBM: requires good continuity between arch segments and soil.

3 - Investigation Investigation depth may be 50-150 m (in rock with average to good characteristics respectively) with a magneto-restrictive source.

4 - Principle

The TRT method is based on emitting seismic waves adjacent to the cutting face and logging the reflected waves. Interpreting the characteristics of the reflected waves makes it possible to identify and define discontinuities present in the rock formation from a geometric perspective. The method is identical to the TSB and ISIS methods, but encompasses more of the cutting face and extends less far into the gallery.

5 - Apparatus

The TRT test offers a broad range of seismic sources: explosive charges, an impact mass or, alternatively, a magneto-restrictive system consisting of a cylinder 46 mm in diameter and 300 mm long, applied directly to the rock face, which can generate signals with a frequency of 300-3000 Hz.The apparatus makes three-dimensional interpretation possible, since it comprises a number of lines of sensors and transmitters in the gallery.

Figure 15 - Acquisition diagram: N = 8 sources and N = 10-12 receivers are required.

6 - operation The waves reflect on accidents such as faults and are recorded by the sensors located around the tunnel.

…/…




Results generated by the test comprise the following:- Profile of P and S waves along the tunnel axis- Profile of the rock’s mechanical characteristics, derived on the basis of the velocity of the P and S waves- Geometric definition of the principal reflecting objects (discontinuities in the rock formation)- 2D (plan and cross-section) and 3D diagrammatic representation showing the intensity and distribution of the reflection coefficient for the sector under investigation.

8 - CommentsAcquisition may be carried out in 4-5 hours (installing accelerometers and geometric readings: approx. 2 hours; performing the test: approximately 2-3 hours). Data exploitation is carried out by software developed by NSA Engineering for this investigation method.


This procedure was used for the Unterwald rail tunnel in Austria

Figure 16 - : Examples of results generated by the TRT test with 2D distribution of the reflectivity coefficient.

Figure 17 - Examples of results generated by the TRT test with 3D distribution of the reflectivity coefficient.



Type of method Reflexion Seismology

1 - Method

SSP : Sonic Softground Probing (HERRENKNECHT)Type 4 : Frontal


3 - Investigation Investigation approximately 40 m ahead of the front according to the designer

4 - PrincipleThis system was developed for dual mode TBMs and is restricted to the tunnel face. It does not allow large seismic cross-sections to be obtained at a great distance, but is more suitable for detecting boulders in fine, loose soil, with a resolution of approximately 30-40 cm.

5 - Apparatus

The apparatus, installed permanently on the cutterhead, consists of one or two sources (S: impact hammers) and receivers (R1-R 4)

Figure 18 - Diagram of SSP.

6 - operationThe waves are reflected off accidents such as faults and recorded by sensors arrayed on the cutterhead.


Interface between the various horizons and the seismic propagation velocity of the various entities.

8 - Comments One person is made available by the contractor for the measurement period (acquisition plus processing).


TBM in loose soil (mainly alluvia): 1 in Leipzig, 1 in Hamburg, 1 in Rotterdam, 3 in Cologne, 1 in Singapore

Sour

ce :

HK



Type of method Borehole radar and radar tomography

1 - Method BoRaTec : BOrehole RAdar TEChnology (HERRENKNECHT)


3 - Investigation Limited by borehole lengths: 40-45 m max

4 - Principle This radar method allows reflection, ‘simplified transparency’ (transmitter in one borehole and the receiver in another) and radar tomography.

5 - Apparatus

Boreholes drilled ahead of the shield (minimum diameter: 60 mm). Radar investigations are carried out in these boreholes using one or more modes:- reflection- simplified transparency’ between the boreholes, using non-redundant trajectories known here as “cross-holes”.- transparency between boreholes using multiple trajectories (tomography),

Figure 19 - Diagram of the BORATEC.

6 - operationReflection: the apparatus acts exactly like conventional radar, i.e. with a transmitter and receiver on the same sensor.For ‘simplified transparency’ and tomography: the transmitter is in one borehole and the receiver in another.Signal processing differs depending on the modes of use.


This system allows faults and karsts to be detected.

8 - Comments For radar tomography, the range is greater since there is no return wave to the transmitting sensor. It can probably be used for most standard TBM diameters (10-12 m).

9 - Examples of investigations Hamburg (Germany): 4th Elbe Tunnel

Example of a procedure: radar methods

Sour

ce :

HK



Figure 24 - RWD radar sensor.

Type of method Drill bit radar

1 - Method Radar While Drilling (RWD) – Ingegneria dei Sistemi


3 - Investigation The investigation distance depends on the antenna frequency; it may extend as far as approximately 6 m with low-frequency antennas to the front and alongside the borehole drill bit.

4 - Principle Two radar antennas are installed on a special drill bit, one to the front and one to the side. Measurement takes place when the drill is halted.

5 - Apparatus

A transceiver antenna is mounted on the tool bit, a second on one side. The two antennas may either function independently, or one may serve as a receiver for the other. The frontal radar antenna is surrounded by the apparatus carrying the drill tools.The antennas may have different frequencies.


6 - operation The radar emits waves forwards from the micro-tunnel; the reflected waves are logged by the receiver antenna.


- Changes in soil nature- Electromagnetic discordance: faults, breaks, changes in layer.

8 - Comments This is an intermediate tool between conventional borehole radar and TBM radar, since it operates on a rotating cutting device.


The results reveal a succession of sand, gravel and clay beds.

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Figure 21 - radar cross-section.




Example of a procedure: electrical method

Type of method Electrical

1 - Method

BEAM (Bore Tunneling Electrical Ahead Monitoring) (BEAM)


3 - Investigation The “BEAM” procedure consists in equipment on the cutterhead and the TBM tail seal that allows resistivity and polarisation to be measured ahead of the cutting face.

4 - Principle Alternating electric current is injected into the soil at various frequencies; resistivity values are calculated for these different frequencies. Interpretation is based on the analysis of resistivity ratios, with the aim of detecting contrasts in resistivity.

5 - Apparatus

Electrodes are fixed on electrically insulated disc cutters on the cutterhead and on the tail seal. A return electrode is located well to the rear, in the part lined with arch segments.The equipment comprises an alternating current transmitter which can operate at different frequencies, and a voltage and current measuring unit, which calculates apparent resistance for different frequencies.The highly complex electric field calculations are performed on the surface using powerful computers.

6 - operation

The system generates an electrical current, directed into the soil by using arrays of electrodes with alternating positive and negative charges. Some of these electrodes serve only to direct the electrical current from other electrodes, forcing the electrical current to penetrate more deeply into the soil. The channelled electrical current is similar to a beam, hence the name of the system.

Figure 23 - BEAM method: diagram.


A static electric field generated by the Beam system is measured; as with all electrical characteristics, this varies solely with the nature of the soil. The shape of the electric field is modified by the presence of an electrically conductive entity in resistant soil, or an electrically resistant entity in conductive soil. The greater the field contrasts, the more significant the measurement.Interpretation is improved using relationships linking porosity and resistivity values obtained for various frequencies.

8 - Comments

The procedure requires high resistivity contrasts and entities that are large. It normally detects pockets of clay in limestone well, and to a lesser degree, closely-packed boulder horizons in electrically conductive clay.Unlike radar and seismic methods, it does not involve propagation; this means there is no propagation velocity and no notion of interface or of precise geometric characteristics.


Brenner

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RECOMMENDATION DE L’AFTES N°GT24R2F1Example of a procedure: other methods

Type of method Cutting tool instrumentation

1 - Method Mobydic (BOUYGUES)


3 - Investigation Cutting tools fitted with an electronic acquisition system

4 - Principle

This system may be used on TBMs, including ones operating in confined mode (slurry pressure > 3.5 bar). They are a way of esta-blishing the operating condition and wear of disc cutters, and also of mapping the condition of the excavation surface. This makes it possible to adjust the progress parameters for the TBM depending on the geology encountered, for instance by reducing penetration in mixed hard/soft soil to reduce the risk of disc cutters breaking or to locate karst cavities.

5 - Apparatus

The Mobydic® procedure involves equipping some of the disc cutters with sensors enabling real-time measurement of the following parameters:• rotation speed• load on the disc cutter• temperature inside the tool• acceleration

Figure 24 - cutaway view of Figure 25 - acquisition instrumented disc cutter electronics

6 - operation The instrumentation operates throughout the entire period of progress of the TBM.


Mobydic can be compared to instantaneous logging, more commonly known as “probe data”. The geotechnical information gathered is similar in nature to borehole parameters. The accelerometer provides local information about local soil response. This is very high in the event of cavities or particularly hard soil.

8 - Comments Measuring acceleration and the load on disc cutters is a geodynamic method (soil/structure interaction between the soil and the disc cutters) rather than a geophysical method.


The log of a face reconstructed on the basis of radial force applied to disc cutters (MTR703 project, Hong-Kong) is shown below. This view can be accessed directly by the TBM operator, allowing them to observe a mixed hard/soft soil face.

Figure 26 - Log of the face showing radial force applied to disc cutters.

Sour

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GUES

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BOUY

GUES

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BOUY

GUES


ESPACE SOUTERRAIN/UNDERGROUND SPACE

Dans le cadre du Congrès international de l’AFTES (Association Française

des Tunnels et de l’Espace souterrain) qui se tiendra à Lyon les 13, 14 et 15

octobre 2014 sur le thème général « Tunnels et espace souterrain : risques et

opportunités » décliné en quatre sous-thèmes : « Conduite et conception des

projets de tunnels et d’aménagements souterrains » - « Progrès et innova-

tions technologiques » - « Développement des infrastructures du sous-sol » -

« Gestion des usages du sous-sol », l’Association lance un concours d’idées

qui vise à l’exploration d’une vision prospective, voire utopique de l’évolution

ou de la réappropriation des espaces souterrains urbains pour demain.

Le thème du concours d’idées est « espace souterrain et urbanité :

quels projets pour demain ? ».

Vingt écoles supérieures d’architectures françaises ont été périodiquement

informées à partir de janvier 2014 et à l’issue de la phase de l’appel à can-

didatures (débuté le 28 janvier et terminé le 25 février), vingt et une équipes

candidates ont été sélectionnées à partir de leur lettre de motivation, de leur

vision, du cadre de leur projet ainsi que de la composition du groupe. Les

candidats des équipes retenues (41 personnes au total) sont des étudiants

(33) et des jeunes diplômés limités à deux ans après l’obtention de leur

diplôme (8) de douze Écoles Nationales Supérieures d’Architecture (ENSA).

Les candidats ont reçu le projet et le règlement du concours le 3 mars, la

limite de remise des rendus (projet, panneau A0 et éventuellement vidéo)

étant le 21 juillet.

Dans le projet, il s’agit de :

• restituer leur vision, analyse et proposition de l’utilisation et du développe-

ment de l’espace souterrain urbain,

• livrer leur point de vue sur les opportunités de l’utilisation imaginative,

fonctionnelle et durable de cet espace urbain de sous-face,

• choisir un site comme lieu expérimental contextualisé, qui servira de sup-

port à leurs propositions.

L’exposition des projets architecturaux se tiendra à la Cité Internationale de

Lyon pendant trois jours dans le cadre du Congrès de l’AFTES. La sélection

des trois projets lauréats par vote du jury du concours et la remise des prix

auront lieu le mardi 14 octobre 2014 à l’issue de la table ronde.

Parallèlement au concours d’idées, l’ENSBA (Ecole Nationale Supérieure

des Beaux-Arts) de Lyon fait travailler une classe de sept équipes de

trois étudiants sur des projets utopiques de l’espace souterrain. Plusieurs

professeurs de disciplines différentes interviennent dans ces projets (A0 et

maquette). La sélection des sept projets par le même jury et la remise d’une

distinction au meilleur projet auront lieu également le 14 octobre dans le

même cadre que le concours. t

The international Congress of AFTES (Association Française des Tunnels et de l’Espace souterrain, French tunneling and underground space association) will be held in Lyon on October 13, 14 and 15, 2014. The main subject of the Congress is « Tunnels and underground space: risks and opportunities », with four sub-topics: « Design and coordination of tunnels and other underground construction projects » - « Technological progress in innovation » - « New uses for underground space » and « Managing underground infrastructures ». On this occasion, AFTES has launched a competition designed to explore futuristic and even utopian visions of how urban underground space could be developed or re-appropriated in the years ahead. The subject of this competition is « underground space and urbanity: projects for the future ».

Since January 2014, twenty high schools of architecture in France have been regularly informed about this contest. By the end of the request for candidates phase (which started on January 28 and ended on February 25), twenty-one can-didate teams had been selected on the basis of their team statement, their vision, the context of their project and the makeup of their group. Candidates in the shortlisted teams had to be either students or have graduated within a maximum of two years from one of France’s higher national schools of architecture (ENSA): of the 41 people, 33 are students and 8 are recent graduates.

Candidates received the project and contest rules on March 3. They must submit their project, A0 display and if they wish, a video, by July 21.Key project features include: • showing the team’s vision, analysis and proposals for using and developing

urban underground space• giving their viewpoint about the opportunities for imaginative, functional and

sustainable use of sub-surface urban space• selecting a site for contextual experimentation that can be used as a setting for

their proposals

The architectural projects will be on show at Lyon’s Cité Internationale for three days, during the AFTES Congress. The contest jury will vote to select three winning projects, with an awards ceremony on Tuesday, October 14, 2014 after the roundtable debate.

At the same time as this ideas contest, the Lyon Higher National School of Art (Ecole Nationale Supérieure des Beaux-Arts, ENSBA) will have a class of seven teams of three students working on idealised projects for the use of underground space. Teachers from various disciplines will be involved in these projects, for the A0 display and the model. The same jury will examine the seven projects and award a distinction to the best project, on October 14 at the same time as the main contest. t

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ChantierS/workSiteS

Martin BethSoldata Group

Arnaud PrusAkSoldata France

suite à l’évolution de la réglementation sur la sécurité des tunnels, la construction d’une galerie de sécurité du tunnel du Fréjus a été décidée. Cet ouvrage relie Modane dans les Alpes françaises à Bardoneccia dans le Piémont italien. Les travaux, débutés en 2009 dans un contexte géologique complexe ont nécessité la mise en place de mesures de surveillance fiables et complètes. Il était primordial de garantir la sécurité dans le tunnel du Fréjus sans interruption des circulations en assurant l’auscultation du tunnel, du massif rocheux et des travaux dans la galerie adjacente. soldata a exécuté ce contrat de monitoring en sous-traitance de rAZeL-BeC pour les 6,5 km des travaux côté français.

Following the evolution of regulations on tunnel safety, the decision to construct an emergency gallery in the Fréjus tunnel was taken. the tunnel connects Modane, in the French Alps, with Bardoneccia in the Italian Piedmont. the works started in 2009 in a complex geological context. they required the implementation of reliable and complete monitoring measures. It was essential to guarantee the safety of the users of the Fréjus tunnel without interrupting the traffic flow by monito-ring the tunnel, the rock mass and the works in the adjacent gallery. soldata performed this monitoring as a sub-contractor for rAZeL-BeC on the 6.5 km works on the French side of the tunnel.

Le 24 mars 1999, le dramatique

accident du tunnel du Mont-Blanc

marque les esprits. Un violent in-

cendie provoque la mort de 39 per-

sonnes puis la fermeture du tunnel

reliant Chamonix à l’Italie depuis

1965, pendant près de 3 ans. Ce

n’est qu’en mars 2002 que le tunnel

de 11,5 km est rouvert à la circu-

lation, après avoir subi d’importants

travaux de réparation et de mise en

sécurité.

Suite à cet accident, de nombreuses

propositions au niveau français et

européen sont émises pour amélio-

rer la sécurité dans les tunnels. Des

mesures importantes sont prises

dans de nombreux tunnels du ter-

ritoire. A ce moment-là, plusieurs

On March 24th, 1999, the dramatic ac-cident in the Mont-Blanc tunnel left its mark in everyone’s mind. An intense fire killed 39 people and led to the clo-

millions d’euros sont déjà consa-

crés à la création de nouveaux abris

dans le tunnel du Fréjus. Dans les

années qui ont suivi, une série de

sing of the tunnel, which had connec-ted Chamonix with Italy since 1965, for nearly 3 years. The 11.5 km long tunnel was only reopened to traffic in March 2002, after having undergone important repair and safety work.

Following this accident, there were many proposals, at the French and European level, to improve safety in tunnels, and important measures had already been taken in France. At that time, several million Euros had already been invested in the creation of new shelters in the Fréjus tunnel. In the following years, a series of circulars and bylaws imposed minimum safety conditions, especially the Directive of 29 April 2004 on minimum safety requirements for tunnels in the trans-

Sécurité sur tous les fronts dans le Tunnel du Fréjus

Safety on all fronts in the Fréjus Tunnel

Figure 1 - Des travaux d’ampleur au cœur du massif alpin français / A 14 km long tunnel under the Alps.

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ChantierS/workSiteS

European road network which pro-vides, amongst other things, new obligations on the distance between emergency shelters or exits in tunnels over 500 m in length.

Within this context, the decision to construct a safety gallery (8m diameter and 13 km long) parallel to the current tube was taken.

Majors works…

On July the 9th, 2009, the SFTRF (the French Fréjus road tunnel operator) launched the excavation works for the gallery on the French side.

After excavating the first 650 metres using the traditional method, a 9.2 m diameter tunnel boring machine took over.

The 12.9 km long gallery (6.5 km of which on the French side) was ex-cavated 40 m from the main tunnel, and the traffic could not be disrupted throughout the works. The gallery in-cludes 34 shelters (18 on the French side). The shelters are 4 m diameter cross-passages located every 375 m, and are to be used as shelters and emergency exits in the case of an ac-cident. In addition to the shelters, 5 by-passes were to be built to allow the transit of emergency vehicles between

the tunnel and the gallery, as well as 8 technical stations housing the techni-cal control facilities. 2 ventilation faci-lities will also be connected to the two existing facilities to provide ventilation in the new structures.

RAZEL-BEC was in charge of these major works for the French side and had to ensure the safety on the site as well as for the users of the tunnel in service. Crossing under the mountain range took place in a difficult geologi-cal context. The excavation works for the road tunnel at the end of the 1970’s had shown an important convergence phenomenon which required a close monitoring of the works.

At the end of 2009, Soldata’s expertise and know-how were requested for the monitoring of the tunnel in service and the construction of the 6.5 km long safety gallery on the French side.

…High-performance monitoring

The special technical specifications defined by the project management consortium in charge of the project, I3S (Systra, SWS, SEA,) required the implementation of a detailed ins-trumentation system, both in the road tunnel and in the gallery under construction.

circulaires et arrêtés imposent alors

des conditions minimales de sécu-

rité, en particulier la directive du 29

avril 2004 relative aux exigences

de sécurité minimales applicables

aux tunnels des réseaux routiers

transeuropéens qui apporte, entre

autres, de nouvelles obligations sur

l’espacement des abris de sécurité

ou issues de secours pour les tun-

nels de plus de 500 m de longueur.

C’est dans ce contexte qu’est dé-

cidée la réalisation d’une galerie

de sécurité de huit mètres de dia-

mètre, parallèle au tube actuel sur

l’intégralité de son tracé, soit près

de 13 km.

Des travaux d’ampleur…

Le 9 juillet 2009, la SFTRF (Société

Française du Tunnel Routier du Fré-

jus) lance les travaux de creusement

de la galerie côté France.

Après un creusement en méthode

traditionnelle sur les 650 premiers

mètres, c’est un tunnelier de 9,2 m

de diamètre d’excavation qui entre

en action.

La galerie, longue de 12,9 km

dont près de 6,5 km côté français,

est creusée à une quarantaine de

mètres du tunnel dont la circulation

ne sera pas interrompue, pendant

toute la durée des travaux. Cette

galerie présente 34 abris (18 côté

français) aussi appelés rameaux

de jonction qui sont des passages

souterrains de 4 m de diamètre si-

tués tous les 375 m servant de re-

fuge et de voie d’évacuation en cas

d’incident. En plus de ces abris est

prévue la construction de 5 by-pass

permettant le transit de véhicules

de secours entre tunnel et galerie

mais aussi de 8 stations techniques

abritant les installations de contrôle

électrique. Ces travaux seront com-

plétés par la construction de deux

centrales de ventilation qui, reliées

aux deux centrales existantes,

assureront la ventilation des nou-

veaux ouvrages. Figure 3 - Arrière du tunnelier dans la galerie excavée / The TBM in the gallery.

Figure 2 - Assemblage du tunnelier dans la chambre de montage / TBM assembly.

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ChantierS/workSiteS

Instrumented sections were installed at the intersection with every future cross-passages - every 370 m ap-proximately - both in the tunnel in ser-vice and in the gallery under construc-tion. In the existing tunnel, 3 borehole extensometers and 6 surface strain gages were installed on every section. In the gallery, 3 borehole extensome-ters and 12 strain gages (cast in pairs in the concrete of 6 segments out of the 7 forming a ring) were installed on each of the 24 sections. On each section, 2 data loggers (one in the tunnel, one in the gallery) allowed the real-time collection and transmission of data to Geoscope, the supervision and alarm software. Indeed, a fully automated solution with transmission

to Soldata’s data management platform was chosen for this project.

The boring and installation teams had to work at night, with alternate one-way traffic, and only on the nights of Fridays and Saturdays in order to disturb the traffic as little as possible. To comply with this requirement from the SFTRF, the data loggers were ins-talled in the fresh air ducts. This way, the data loggers remained accessible, even during the day without having to stop the traffic or putting the in-tervention teams in danger. In such conditions, it took a team of 7 people 8 months to equip the existing tunnel. The drilling of bore holes in hark rock, near road traffic, forced Soldata and its

Figure 6 - Forage dans la galerie de sécurité pour l’installation des extensomètres / Drilling in the security galery for installation of a borehole extensometer.

Figure 4 - Vue de la galerie et de l’amorce d’un rameau de jonction rejoignant le tunnel existant / The security gallery and the start of a cross‐passage towards the road tunnel.

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DATA

Figure 5 - Mise en place de mini jauges de contrainte

sur des boulons d’ancrage / Installation of mini strain

gages on anchors.

Côté français, l’entreprise RAZEL-BEC,

a la charge de réaliser ces travaux

d’ampleur et de garantir la sécurité

sur le chantier mais aussi des usa-

gers du tunnel actuel. Le passage

sous le massif montagneux se fait

dans un contexte géologique difficile.

Les travaux de creusement du tunnel

routier à la fin des années 70 avaient

révélé un phénomène de conver-

gence important nécessitant une

surveillance rapprochée des travaux.

Fin 2009, l’expertise et le sa-

voir-faire de Soldata ont été sollici-

tés pour la surveillance du tunnel en

circulation et de la construction de

la galerie de sécurité sur les 6,5 km

de la partie française.

…Des auscultations a la hauteur

Le groupement de maîtrise d’œuvre

en charge du chantier I3S (Systra,

SWS, SEA,) a défini au CCTP une

instrumentation détaillée, à la fois

dans le tunnel routier et dans la

galerie en construction, essentielle-

ment au droit des rameaux.

Des sections instrumentées sont im-

plantées à l’intersection avec chaque

futur abri ou rameau, soit tous les

370 m environ, aussi bien dans le

tunnel en circulation que dans la ga-

lerie en construction. Dans le tunnel

existant, 3 extensomètres en forages

et 6 jauges de contraintes en surface

sont installés à chaque section. Ces

instruments ont été complétés par

des essais au vérin plat pour dé-

terminer les contraintes existantes.

Côté galerie, ce sont 3 extenso-

mètres en forage et 12 jauges de

contraintes noyées par paire dans

le béton de 6 des 7 voussoirs com-

posant un anneau qui ont été ins-

tallés sur chacune des 24 sections.

A chaque section, 2 centrales d’ac-

quisition (une côté tunnel, une côté

galerie) permettent d’enregistrer et

transmettre en temps réel les don-


ChantierS/workSiteS

nées vers Geoscope, logiciel de su-

pervision et d’alarme. C’est en effet

une solution tout automatique avec

transmission vers la plateforme de

management des données de Sol-

data qui a été choisie pour ce projet.

Les équipes de forage et d’installa-

tion ont dû intervenir de nuit, sous

alternat (une voie circulée sur deux)

et uniquement les vendredis et sa-

medis afin de perturber le moins

possible la circulation. Pour res-

pecter cette contrainte imposée par

SFTRF, les installations des centrales

d’acquisition ont été réalisées dans

la gaine d’air frais. Ainsi, les cen-

trales restent accessibles, même

en journée, sans avoir à intervenir

sur le trafic ou à mettre en danger

les équipes d’intervention. Dans ces

conditions, il aura fallu 8 mois à une

équipe de 7 personnes pour équiper

le tunnel existant. La réalisation des

forages dans les roches dures, à

proximité immédiate du trafic routier,

a obligé Soldata et son sous-traitant

Sol-Provençal à mettre en place des

méthodes d’absorption des pous-

sières à la source. Lors de la réalisa-

tion du premier forage, les pompiers

du tunnel étaient intervenus à cause

des poussières qui avaient déclen-

ché une alarme incendie (détection

de fumées).

Ensuite, chaque mois environ (cor-

respondant aux 400 mètres d’avan-

cement moyen mensuel), l’équipe-

ment d’une nouvelle section dans

la galerie instrumentée a été réalisé.

Ces travaux d’installation à proximité

immédiate du front de taille ont né-

cessité une coordination sans faille

avec les équipes de RAZEL-BEC

chargées des travaux de construc-

tion.

Un des principaux challenges pour

le monitoring était de pouvoir assu-

rer la transmission des données sur

toute la distance du tunnel : depuis

les bureaux de chantiers situés à

subcontractor Sol-Provençal to imple-ment dust absorption methods at the source. During the drilling of the first bore hole, the tunnel’s firemen had to intervene because dust had triggered a fire alarm (smoke detection).

After that, a new section in the instru-mented gallery was equipped every month (corresponding to the average 400 m of monthly progress). These installation works in close vicinity of the quarry face required a seamless

l’entrée du tunnel jusqu’au front de

taille, il fallait parcourir jusqu’à 8

km ; dont 7 km en tunnel. En milieu

souterrain, sans téléphone et sans

WIFI, la solution a été basée sur un

panachage de fibre optique et de

communication longue portée sur

câble cuivre. Les câbles optiques et

cuivre ont été installés directement

par Soldata dans le tunnel existant

en gaine d’air frais et dans la gale-

rie en construction par RAZEL-BEC,

avec raccordement par Soldata.

coordination with the RAZEL-BEC teams in charge of the construction works.

One of the main monitoring challen-ges was to ensure the data transmis-sion along the length of the tunnel: the site offices located at the entrance to the tunnel could be to up to 8 km away from the quarry face, 7km of which were inside the tunnel. In this underground environment, without phone or wifi, the solution was based

Figure 7 - Vues GEOSCOPE avec affichage de l’ensemble des données de la section instrumentée au niveau de l’abri N°7, côté tunnel (en haut) et côté galerie de sécurité (en bas) / GEOSCOPE visualisation screen, showing all the measured data at cross‐passage 7, on the road tunnel (upper part) and on the new security gallery (lower part).

Figure 8 - Mesures extensométriques au droit de l’abri 9 / Results of the borehole extensometer measurements near cross‐passage 9.

© S

OLDA

TA©

SOL

DATA


ChantierS/workSiteS

Une autre adaptation technique a

dû être mise en place : afin d’ache-

miner le matériel lourd utilisé pour

certains travaux, notamment pour

les essais au vérin plat, il fallait trou-

ver un moyen de transport efficace

pour parcourir les kilomètres dans la

gaine d’air frais. C’est donc en quad

que les équipes se déplaçaient, afin

d’assurer un transport rapide du

matériel qui ne devait en aucun cas

rester sur place, la gaine d’air frais

pouvant à tout moment servir de

conduit d’évacuation.

RAZEL-BEC a dû aussi s’adapter aux

fortes contraintes du terrain pen-

dant les travaux d’excavation. Les

mesures effectuées dans le tunnel

du Fréjus ont permis de caractéri-

ser rapidement des zones avec des

contraintes plus importantes que

prévues. De nouveaux calculs de

structure et dimensionnement des

voussoirs ont ainsi pu être réalisés

pour répondre localement aux exi-

gences du terrain. Il a notamment

été décidé d’augmenter le nombre

d’anneaux à équiper pour suivre

le développement des contraintes

au plus proche du front de taille et

éviter que les voussoirs ne se fis-

surent.

on a mix of fibre optic and long-range communication by copper wire cable. The optic and copper cables were ins-talled and connected directly by Sol-data in an existing fresh air duct and in the gallery under construction by RAZEL-BEC.

Soldata had to adapt to other technical challenges as well: in order to carry the heavy equipment used for some of the works, in particular for the flat jack tests, the team had to find an efficient means of transport to cover the kilo-metres in the fresh air duct. The teams decided to use quads, thus ensuring fast transportation of the equipment which had to be removed every night so the fresh air duct could remain available as an evacuation route for the tunnel users.

RAZEL-BEC also had to adapt to the high soil pressure during excavation works. Measurements made in the Fréjus tunnel helped to characterise areas with higher pressures than ex-pected. New segment design was car-ried out, based on the measured rock characteristics, to minimise the risks of cracks appearing in the lining. It was also decided to increase the num-ber of equipped rings and to measure the pressures as close as possible to the tunnel face.

© S

OLDA

TA

© S

OLDA

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Figure 9 - Vue de la gaine d’air frais du tunnel existant / Fresh air duct above the existing road tunnel.

Figure 10 - Intervention en galerie jusqu’à 7 km de la surface / Installation of monitoring equipment in the security gallery at up to 7 km from the surface.

Avancement

Le tunnelier a franchi l’été dernier la

frontière. Pour Soldata, c’est l’heure

de la pause. Les instruments sont

toujours en place, l’acquisition et

visualisation des données toujours

opérationnelles mais les instru-

ments au droit des abris terminés

ne sont plus suivis. La priorité pour

le groupement franco-italien en

charge du côté italien (dans lequel

RAZEL-BEC est présent) est de ter-

miner le creusement des 6 km de

galerie côté italien. Viendra alors le

temps du creusement des stations

techniques, prévu pour 2015. A ce

moment, il faudra aux équipes de

monitoring poursuivre leur mission

pour s’assurer que l’achèvement de

la galerie s’effectue dans des condi-

tions de sécurité maximales.

Le tunnel quant à lui continue d’ac-

cueillir sur ses deux voies près

de 1,5 million de véhicules par an

(poids lourds et véhicules légers

cumulés) et d’assurer le lien rou-

tier entre la France et l’Italie, dans

la continuité de l’autoroute de la

Maurienne (A 43). Et les travaux,

qui sont estimés à environ 500

millions d’euros HT au total (gé-

nie-civil et équipements), suivent

leur cours. t

Progress

The TBM crossed the border last sum-mer. For Soldata, it is time for a break. Instruments are still in place, the data acquisition and visualisation are still operational but the instruments above the finished shelters are no longer monitored. The priority for the Fran-co-Italian consortium in charge of the project on the Italian side (including RAZEL-BEC) is to finish boring the 6 km long gallery on the Italian side. The technical stations will then be exca-vated in 2015. The monitoring teams will come back to site to carry on with their mission and make sure that the gallery is completed in optimal safety conditions.

As for the tunnel, both lanes are used by nearly 1.5 million vehicles eve-ry year (both light and heavy duty vehicles). It continues to provide a road link between France and Italy, by way of the Maurienne highway (A43). The works, estimated at 500 million euros exclusive of tax (civil engineering and equipment) are progressing forward. t

Tunnels de Chatelard et Chavants

Voiries souterraines des Halles


LES MARDIS DE L’AFTES/AFTES TUESDAY LECTURES

Dans le cadre des « Mardis de l’AFTES », une soirée-conférence a été organisée le 26 novembre 2013 par Ph. Millard (AFTES), à la FNTP ; quatre exposés relatifs aux projets de métro du Grand Paris Express y ont été présentés. L’AFTES a regretté de ne pas pouvoir satisfaire toutes les demandes de participation à cette présentation compte tenu de la taille de la salle disponible ce soir là à la FNTP.

During the course of the AFTES «Tuesday Talks”, a lecture evening was organised at FNTP on November 26, 2013 by Ph. Millard (AFTES), featuring four talks about the Grand Paris Express metro projects. AFTES apologises for the fact that not everyone who wished to attend these presentations was able to, due to the size of the venue available on that particular evening at FNTP.

Présentation générale du projet, par Serge Dupont, Directeur Industrie et Achats à la Société du Grand Paris (SGP)

Serge Dupont a rappelé l’enver-

gure exceptionnelle de ce projet, qui

General presentation of the project: Serge Dupont, Industrial and Purchasing Director, Société du Grand Paris (SGP)

Serge Dupont emphasised the ex-ceptional scale of this project, which

rompt avec une vingtaine d’années

de sous-investissement ferroviaire

dans la région parisienne. En effet, il

est prévu de construire et de mettre

en service d’ici 2030 un linéaire

total de 200 km de métro (lignes

M14 à M18), ainsi que 72 stations

nouvelles (cf. plan ci-dessus), pour

marks a break with 20 years’ worth of under-investment in rail infrastructure in the Paris region. Indeed, this project calls for the construction and commis-sioning by 2030 of a total of 200 km of metro line (lines M14 to M18), along with 72 new stations (see attached map) for a total budget of €22.6 billion.

Compte rendu de conférences sur les gares du Grand Paris

Report on talks about stations for the Grand Paris project

� Jean PIRAUD Antéa, Orléans



un budget total de 22,6 G€ Sauf aux

abords de Roissy et sur le plateau

de Saclay, ces nouvelles lignes se-

ront essentiellement souterraines et

creusées au tunnelier. Elles seront

parcourues par des rames auto-

matiques rapides (vitesse de pointe

110 km/h), avec portes palières dans

les stations, ce qui permettra une

vitesse commerciale de 60 km/h.

Cependant, les trafics prévisionnels

sont très contrastés selon les tron-

çons : 30 000 voyageurs/heure sur

la ligne 15 Sud, autour de 10 000 v/h

sur les lignes 16 et 17, mais seule-

ment 5000 v/h sur la ligne 18.

Avancement et planning du projet, par Thierry Huyghues-Beaufont, Directeur des Infrastructures et des Méthodes constructives à la SGP

Outre le prolongement de la ligne

14 de St-Lazare à Mairie-de-St-

Ouen, dont les travaux sont déjà en

cours d’attribution, la première ligne

du Grand Paris Express qui sera

réalisée sera la ligne 15 Sud, entre

Pont-de-Sèvres et Noisy-Champs.

Cette ligne, longue de 33 km et

entièrement souterraine, sera forée

au moyen de 7 tunneliers fonction-

nant simultanément. Elle desservira

16 stations (curieusement appelées

« gares » par la SGP), qui seront

toutes réalisées au moins partielle-

ment à ciel ouvert. Le projet prévoit

également la réalisation de 10 puits

d’arrivée-départ de tunneliers, des

ateliers pour l’entretien du maté-

riel roulant implantés à Champi-

gny-sur-Marne, et un site de main-

tenance de l’infrastructure situé à

Vitry-sur-Seine. La maîtrise d’œuvre

du génie civil a été répartie entre

Setec pour la partie Ouest (jusqu’à

la station Villejuif-IGR* incluse), et

Systra pour la partie Est.

Les principaux jalons identifiés pour

la réalisation de ce projet sont les

suivants :

D L’enquête publique a été close en

nov. 2013, et la DUP est attendue

pour l’automne 2014 ;

D La maîtrise foncière des 1500

parcelles impactées est en

cours ;

D Les dossiers règlementaires et

permis de construire devraient

être approuvés mi-2016 ;

D La maîtrise d’œuvre des études

et travaux a été attribuée durant

l’été 2013 ;

D Les travaux préparatoires et

déviations de réseaux commen-

ceront en octobre 2104 ;

D Les appels d’offres pour les mar-

chés principaux seront lancés

début 2015 ;

D Les travaux de génie civil s’éta-

leront de début 2016 à fin 2019 ;

D La mise en service devrait avoir

lieu en 2021.

*Institut Gustave Roussy

Except in the vicinity of Roissy airport and on the Saclay plateau, these new lines will mostly be underground, and excavated using TBMs. Using them will be high-speed automatic trainsets with a maximum speed of 110 km/h; stations will be equipped with platform doors, allowing for commercial speeds of 60 km/h. However, traffic forecasts vary widely depending on the section in question: 30,000 passengers/hour on line 15 Sud, some 10,000 passen-gers/hour on lines 16 and 17, but only 5,000 passengers/hour on line 18.

Project progress and scheduling: Thierry Huyghues-Beaufont, Director of Infrastructure and Construction Methods, SGP.

Apart from the line 14 extension from St-Lazare to Mairie-de-St-Ouen (works which are currently being put

out to tender), the first Grand Paris Express line to be built will be line 15 Sud, between Pont-de-Sèvres and Noisy-Champs. Running underground for its entire length of 33 km, the line will be excavated using 7 TBMs ope-rating simultaneously. It will serve 16 stations, all of which will be built at least partly in the open air. The project also calls for the construction of 10 TBM entrance-exit shafts, workshops for rolling stock main-tenance in Champigny-sur-Marne, and an infrastructure maintenance site located in Vitry-sur-Seine. Civil engineering project management has been awarded to Setec for the western section (up to and including Villejuif-IGR*station) and Systra for the eastern section.

The major milestones in terms of project progress have been identified as follows:D The public enquiry was closed in

November 2013; the Declaration of Utility to the Public is expected for autumn 2014

D Purchasing of the 1500 plots of land involved is underway

D The regulatory and building permit applications should be approved by mid-2016

D Project management for design and works was awarded during summer 2013

D Preparatory works and network re-routing will commence in Octo-ber 2014

D Calls for tender for the major contracts will be launched in early 2015

D Civil engineering works will run from early 2016 to late 2019

D Commissioning should take place in 2021.

In 2014, SGP will launch project management calls for tender for lines 15 Ouest, 16, 17 and 18. Three factors

Serge Dupont

Thierry Huyghues-Beaufont



En 2014, La SGP lancera des mar-

chés de maîtrise d’œuvre pour les

lignes 15 Ouest, 16, 17 et 18. Dans

le choix de ses prestataires, elle

accordera une attention particulière

à trois facteurs :

- La capacité d’innovation affichée

par le soumissionnaire ;

- Les aspects sociaux (insertion de

chômeurs) et environnementaux

(gestion des déblais, propreté des

chantiers…) ;

- La qualité de la communication

envisagée avec les habitants.

Le nouveau concept des gares, par Jacques Ferrier, Architecte

L’architecte J. Ferrier, qui a été le

lauréat du pavillon de France à l’ex-

position de Shanghaï, a été retenu

par la SGP comme conseil en archi-

tecture et design des gares ; sa mis-

sion est de garantir une approche

homogène de l’ensemble du réseau,

donc de produire des chartes com-

munes et des CCTP applicables à

toutes les gares – sachant que la

maîtrise d’œuvre de chacune d’elles

est confiée à des architectes par-

ticuliers. J. Ferrier s’est efforcé de

baser son travail sur le ressenti des

usagers durant leur parcours dans

la gare ; les idées principales qu’il

propose pour guider la conception

de ces gares sont les suivantes :

- Il faut offrir aux gens la possibi-

lité de « démultiplier le temps pas-

sé dans les gares », de telle sorte

que ce temps soit perçu comme

une expérience agréable, calme,

utile si possible, voire mémorable ;

il propose de jouer à cette fin sur

quatre éléments : la lumière, le sol,

le son et l’odeur – d’où le concept

de « gare sensuelle » ;

- Il faut s’efforcer de faire pénétrer

la lumière naturelle au plus profond

des gares, et inversement de favo-

riser si possible des aperçus sur la

ville depuis les quais ;

- En dépit d’un « air de famille »,

chaque gare doit avoir une identité

singulière, qui reflète son contexte

urbain (c’est une volonté forte de la

SGP).

Autre point remarquable, J. Ferrier

considère que « la technique est

devenue suffisamment efficace pour

passer à l’arrière plan, pour qu’elle se

fasse oublier ». Cette idée est certes

séduisante, mais on peut craindre

qu’elle donne une trop grande li-

berté aux architectes : n’oublions

pas qu’en souterrain, la forme des

structures de génie civil est beau-

coup plus contrainte qu’en surface,

et que leur coût peut s’envoler si l’on

s’éloigne de la géométrie optimale…

Projets connexes aux gares du Grand Paris, par Benoit Labat, Directeur de la Valorisation et du Patrimoine à la SGP

La SGP garde un rôle central comme

in particular will be taken into consi-deration when choosing the success-ful bidders:- The tenderer’s stated abilities in terms of innovation- Social aspects (such as hiring unem-ployed people) and environmental aspects such as waste management, worksite cleanliness, and so on- Quality of planned communication with local residents.

The new station concept: Jacques Ferrier, Architect

Architect J. Ferrier, winner of the contest to design the France pavilion at Expo 2010 Shanghai China, has been chosen by SGP to be the archi-tecture and design consultant for the stations. His mission is to ensure a uniform approach to the network as a whole, and thus to produce common standards and technical specifications applicable to all of the stations – bea-ring in mind that project management for each will be the responsibility

of different architects. J. Ferrier has endeavoured to base his work on the perceptions of users as they travel through stations. The main guiding principles he is putting forward for the design of the stations are as follows:- Offering people the opportunity of «leveraging the time spent in stations» such that this time is experienced as pleasant, calm, useful if possible, and even memorable. To achieve this, he suggests bringing four elements into play: light, flooring, sound and smell, – Giving rise to the concept of the «sensual station»,- Every effort must be made to allow natural light to penetrate as deeply as possible into stations, and wherever possible to offer glimpses of the city from station platforms,- While each station should be reco-gnisably «part of the same family», each should have its own distinctive identity, reflecting its urban environ-ment (a key consideration for SGP).

Another noteworthy point is that J. Ferrier believes that «technology has become efficient enough to fade into the background and not be noticed.» This is certainly an appealing idea, but it is to be feared that it will give archi-tects too much freedom: it should be borne in mind that underground, civil engineering structures are much more restricted than on the surface, and that any deviation from optimum shapes may quickly become much more ex-pensive.

Projects connected with Grand Paris stations: Benoit Labat, Director of Valorisation and Heritage, SGP

SGP is playing a central role as an «urban project accelerator» above stations, if only because it will own the land, if not the projects in question. It therefore has some responsibility to trigger urban densification around stations.

Philippe Millard et Jacques Ferrier

Benoit Labat



« accélérateur de projets urbains »

au-dessus des gares – ne serait-ce

qu’en tant que propriétaire des em-

prises, et même si elle n’en assure

pas la maîtrise d’ouvrage ; il lui

revient en quelque sorte de déclen-

cher la densification urbaine autour

des gares.

On remarquera que, de manière

paradoxale, le problème des in-

frastructures d’accès à ces nou-

velles gares n’a pas été évoqué par

les conférenciers : les esquisses

architecturales laissent croire que le

métro ne sera emprunté que par des

piétons et des cyclistes, alors que le

gros des clients potentiels du métro

viendront en bus ou en voiture. En

particulier, sur la ligne 15 Sud, il est

étonnant de constater que des par-

kings de rabattement ne sont pré-

vus que pour deux gares seulement.

Certes, l’intermodalité est fortement

mise en avant par la SGP, mais seu-

lement du point de vue fonctionnel :

elle ne semble pas être intégrée à la

conception du génie civil.

De manière connexe, on note éga-

lement que l’espace souterrain

potentiellement disponible à côté

ou au-dessus des gares du Grand

Paris ne semble pas être considéré

comme une ressource valorisable –

au-delà des simples utilités liées à

la gare elle-même.

L’AFTES remercie Jacques Ferrier

et les Responsables de la SGP pour

la qualité de leur présentation qui

a captivé un auditoire nombreux et

très attentif. Il est vrai que le Grand

Paris Express et tous ses améage-

ments seront pour les spécialistes

des travaux souterrains un enjeu

« capital » pour les quinze ou vingt

années à venir. t

Paradoxically, it is worth pointing out that the question of access infrastruc-tures for these new stations was not discussed by the speakers. The archi-tectural sketches give the impression that the metro will be used only by pe-destrians and cyclists, whereas most potential metro users will be coming by bus or by car. Particularly for the 15 Sud line, it was surprising to note that parking facilities have been planned for only two of the stations. SGP is definitely placing a high emphasis on modal transfer, but only from a func-tional point of view: it does not appear to have been incorporated into the civil engineering design. Similarly, the underground space that will potentially be available adjacent to or above Grand Paris stations does not appear to have been seen as a potential resource, except for utilities relating strictly to the station itself.

AFTES wishes to thank Jacques Ferrier and the other members of SGP management for the high quality of their presentations, followed by a large and highly attentive audience. Indeed, for specialists in underground works, Grand Paris Express and related deve-lopments will be a «capital» issue (in every sense of the word) for the next fifteen to twenty years. t


VISITE dE ChanTIEr/SITE VISIT

Créée en 1921 par Joannès Mon-

tabert et basée à Saint-Priest

(banlieue de Lyon) depuis presque

un siècle, Montabert est une entre-

prise de 340 salariés (jusqu’à 500

avec la sous-traitance) spécialisée

dans la conception, la production

et la commercialisation d’équipe-

ments hydrauliques (pneumatiques

à la création de la société) pour les

professionnels des travaux publics,

des mines, des tunnels et des car-

rières. Reconnue dans le domaine

des brise-roches (modèles du 60

au 6000 kg pour la démolition et le

creusement), des perforateurs (fo-

rage pour les tirs d’explosifs et le

boulonnage) et de mâts de forage

(prêts à forer hydrauliques sur ex-

cavatrice), 85% du chiffre d’affaire

de Montabert est réalisé à l’export

dans plus de 110 pays avec plus

de 150 implantations à travers le

monde.

Created in 1921 by Joannès Montabert and based in Saint-Priest (a suburb of Lyon) for almost a century, Montabert is a company with 340 employees (up to 500 if including subcontrac-tors). It is specialised in the design, production and commercialisation of hydraulic equipment (tyres when the company was first created) for pro-fessionals in the public works, mines, tunnels and quarry sectors. With its expertise in the fields of rock breakers (models ranging from 60 to 6000 kg for demolition and tunnelling), drills (for blasting and bolting) and drilling derricks (ready for hydraulic drilling on an excavator), 85% of Montabert’s turnover results from exports to over 110 countries through its 150 bu-siness locations.

L’entreprise Montabert a accueilli,

le 21 février 2014, 20 membres de

l’AFTES (de l’ingénierie et des entre-

prises) encadrés par Jean-François

Jaby (délégué Sud-Est) puis huit

jours après, le 28 février, 14 étu-

diants du Mastère Spécialisé «Tun-

nels et ouvrages souterrains de la

conception à l’exploitation» venant

de 6 pays différents dont la France,

pilotés par Yves Chatard, respon-

sable du module construction et du

projet du Mastère.

Christine Champoiral, Directrice

commerciale a débuté par une pré-

sentation de la société : l’historique,

l’organisation, les réalisations et

l’implantation internationale pour

donner ensuite la parole à Michaël

Feder et Antoine Girard pour les

explications et les visites techniques

relatives aux matériels par activité,

conçus, fabriqués et distribués par

On 21 February 2014, Montabert received the visit of 20 French Tun-nelling and Underground Space As-sociation members (engineering and contractors) organised by Jean-Fran-çois Jaby (South-East delegate) and then, eight days later on 28 February, 14 students from six different coun-tries studying for their Specialised Masters degree in “Tunnels and un-derground works, from design to ope-ration”. The students were organised by Yves Chatard, responsible for the construction module and the Masters degree project.

Christine Champoiral, commercial manager began with a presentation of the company, its history, organisation, works and international network. She

L’AFTES visite MontabertThe AFTES visits the Montabert company

� Alain MERCUSOT Secrétaire général de l’AFTES


VISITE dE ChanTIEr/SITE VISIT

l’Entreprise. A l’issue de la visite de

tous les postes de l’usine, Maurice

Stanich, Président Directeur Général

a complété certains points stra-

tégiques de la Société tels que la

technologie de pointe, les perspec-

tives de développement, les nou-

veaux concepts mais aussi l’assis-

tance technique et la formation sur

chantier puis a répondu à toutes les

questions des visiteurs.

Lionel Goyet, Directeur des Res-

sources Humaines a accueilli les

étudiants. La présentation et les vi-

sites techniques de l’entreprise ont

été assurées par Bruno Mallen et

Antoine Girard. A l’issue de la visite,

Bernard Piras, Directeur des Etudes

et Jean-Sylvain Comarmond, Direc-

teur Recherche et Développement

accompagnés des ingénieurs des

Bureaux d’Etudes et des Méthodes

ont rejoint les invités.

Lors des deux visites, un repas

en commun sur place a conduit à

d’autres questions et discussions

professionnelles.

L’AFTES remercie vivement les

personnes de Montabert pour ces

journées très riches en informations

techniques. t

then gave the floor to Michaël Feder and Antoine Girard for explanations and technical visits concerning the equipment used in the various acti-vities and that is manufactured and distributed by the company. On com-pletion of the visit to all the factory sectors, Maurice Stanich (CEO) de-tailed certain of the company’s strate-gic points such as leading edge tech-nologies, development prospects and new concepts as well as its technical assistance and on-site training. He then went on to answer all the ques-tions asked by the visitors.

Lionel Goyet, Human Resources Manager welcomed the students. The presentation and technical visits to the company were provided by Bru-

no Mallen and Antoine Girard. On completion of the visit, Bernard Piras, Director of Studies and Jean-Sylvain Comarmond, Research & Develop-ment Manager accompanied by en-gineers from the Engineering and Process Planning Offices joined the guests.

During the two visits, a meal shared on the premises led to other professio-nal discussions and further questions being asked.

The French Tunnelling and Under-ground Space Association would like to extend its warm thanks to the Montabert employees for these days that have been so valuable in terms of technical information. t

Mâts de forage MicroCPA 360.

Brise Roche Hydraulique V 4500.

Visite des étudiants du Mastère.

Brise Roche Hydraulique Blue-Line XL 1000.

CAO au bureau d’études.


ASSOCIATIONS SŒURS

Bulletin du Centre de Recherches Routières (CRR) de Belgique

Mesures PhotoPAQ(*) dans le tunnel Léopold II à Bruxelles

PhotoPAQ(*) measurements in the Leopold II tunnel in Brussels

Abstract

Although transportation vehicles become more and more clean, they still widely contribute to air pollution, particularly when traffic is heavy like in urban road tunnels. In Bulletin CRR65, we introduced the heterogeneous photocatalysis principle and its use in road construction materials in order to obtain self-cleaning and air-purifying structures. The heterogeneous photocatalysis is a very promising process for fighting against air pollution and its negative effects such as smog, ozone and acid rains. This paper describes briefly the activities of the CRR in the field of photocatalysis ans its application to road construction materials, and also the participation of the CRR in national and international projects suc as the Life+PhotoPAQ european project.

Résumé

Bien que les moyens de transport deviennent de plus en plus propres, ils contribuent néanmoins encore largement à la pol-lution de l’air, en particulier lorsque le trafic est très dense, comme dans les tunnels, en milieu urbain, etc.Dans le Bulletin CRR 65, nous vous présentions le principe de photocatalyse (hétérogène) et son application dans les maté-riaux de construction (routière) afin d’obtenir des constructions autonettoyantes et qui purifient l’air. La photocatalyse hétéro-gène est un procédé très prometteur pour lutter contre la pol-lution de l’air et ses effets néfastes comme le smog, l’ozone et les pluies acides.Cet article donne un aperçu des activités du CRR dans le domaine de la photocatalyse et de son application dans les matériaux de construction routière, ainsi que de la participation du Centre à des projets nationaux et internationaux, parmi lesquels le projet européen Life+ PhotoPAQ.

Le projet européen Life+ PhotoPAQ

Le projet européen Life+ PhotoPAQ (Demonstration of Photocatalytic reme-

diation Processes on Air Quality) a pour objectif de démontrer l’efficacité des

matériaux de construction photocatalytiques à purifier l’air en milieu urbain.

Le consortium de huit partenaires provenant de cinq pays différents a orga-

nisé deux campagnes de terrain de grande ampleur, dont une en Belgique.

Anne BeeLDensCRR

elia Boonen CRR

Pour cette dernière, des mesures ont été réalisées en deux phases, entre

août 2011 et janvier 2013, dans le tunnel Léopold II à Bruxelles, avec le

soutien et la collaboration du Service public régional Bruxelles Mobilité.

Un enduit photocatalytique à base de ciment a été appliqué sur les parois

et sur le plafond d’une section d’une longueur d’environ 160 m dans un des

tunnels menant au centre-ville, ainsi qu’un système d’éclairage UV (bleuté)

conçu pour activer le produit (figure 1).

ABTUS

* Photocatalytic remediation Processes on Air Quality


ASSOCIATIONS SŒURS

Figure 1 - Application du produit photocatalytique et installation des lampes UV dans le tunnel Léopold II à Bruxelles, dans le cadre du projet PhotoPAQ.

Le CRR a assuré la coordination de la campagne dans le tunnel, et plus

spécifiquement :

• le choix de la section expérimentale adéquate sur base de l’accessibilité,

de la pollution de l’air et de l’applicabilité du matériau photocatalytique;

• les contacts et la collaboration avec les autorités locales compétentes;

• la collecte des données existantes sur le tunnel (pollution de l’air, trafic,

météorologie etc.);

• la planification et le suivi des travaux.

En outre, le Centre a réalisé en laboratoire et dans le tunnel aussi bien

des mesures préalables de contrôle de l’activité photocatalytique dans les

conditions du tunnel que des mesures a posteriori dans le but d’expliquer

les résultats obtenus.

Outre des avantages comme, bien entendu, un air plus pur et une éventuelle

réduction de la consommation d’énergie pour la ventilation, le matériau pho-

tocatalytique pourrait aussi (et peut-être principalement) permettre une ré-

duction de l’impact de la pollution de l’air urbain par les gaz d’échappement

provenant du tunnel.

Lors de la campagne de mesures, un grand nombre de paramètres ont été

mesurés, afin de démontrer l’effet de l’enduit photocatalytique sur la pollu-

tion de l’air.

Le CRR, en collaboration avec d’autres partenaires du consortium, a pendant

plusieurs semaines mesuré la qualité de l’air du tunnel à l’aide d’instru-

ments très précis. Le matériau photocatalytique a été éclairé ou non avec

des lampes UV, ce qui fait qu’il a ou non été activé (figure 2).

Principaux résultats

Contrairement aux estimations faites sur la base d’études en laboratoire, les

résultats n’ont relevé aucune réduction observable du niveau de pollution.

La réduction du NOx (oxyde de nitrogène, un important polluant produit par

le trafic) est inférieure à 2 %, ce qui correspond à l’incertitude expérimentale

des mesures.

Une importante désactivation du matériau photocatalytique a été observée

dans ce tunnel très fréquenté et fortement pollué. De plus, l’intensité lu-

mineuse UV finale (seulement 2 W/m²

UV-A) était inférieure aux valeurs visées

(au-dessus de 4W/m²), ce qui était in-

suffisant pour permettre une activation

correcte du matériau à l’intérieur du

tunnel.

Une autre condition défavorable était la

vitesse élevée du vent (jusqu’à 3 m/s)

à l’intérieur du tunnel, qui a limité le

temps de contact entre les polluants

et la surface active. Enfin, la météo

particulièrement hivernale du mois de

janvier 2013 a provoqué des conditions

froides et humides à l’intérieur du tun-

nel, avec une humidité relative allant de

70 à 90 %, ce qui a également réduit

l’activité du matériau photocatalytique.

Tous ces problèmes ont fait que les

surfaces photocatalytiques dans l’envi-Figure 2 – Détermination de la qualité de l’air dans la section expérimentale du tunnel Léopold II pour le projet PhotoPAQ.

ABTUS


ASSOCIATIONS SŒURS

ronnement hostile du tunnel Léopold II ont fonctionné dix fois

moins bien par rapport aux attentes théoriques (figure 3).

Néanmoins, en combinant les connaissances acquises lors de

la campagne avec les résultats des études menées en labora-

toire par le consortium PhotoPAQ, des simulations numériques

ont été effectuées pour estimer quelle pouvait être la meilleure

diminution possible des polluants dans des conditions idéales.

Ces calculs indiquent que, dans le meilleur des scénarios (ni-

veau adéquat d’intensité lumineuse UV supérieure à 4 W/m²,

humidité relative inférieure à 50 %, et pollution limitée pour

éviter la passivation), on pourrait attendre une réduction de la

concentration de NOx égale à :

- 4 % pour la section expérimentale de 160 m,

- 12 % pour la totalité du tunnel Léopold II (2 km) s’il n’y a pas

d’influence de la ventilation.

Il s’agit de valeurs maximales de l’effet de purification de l’air

du matériau photocatalytique dans ce tunnel, dans des condi-

tions optimales.

Perspectives

La campagne menée par l’équipe Photo-PAQ dans le tunnel

Léopold II s’est avérée être un dispositif d’essai unique au

monde pour évaluer de manière totale l’effet purificateur des

matériaux de construction photocatalytiques sur la pollution

de l’air à l’intérieur des tunnels. Bien que les résultats ne ré-

pondent pas exactement aux attentes, ils ont permis d’acquérir de nom-

breuses connaissances utiles pour la validation de modèles existants en

matière de pollution dans les tunnels. Sur base des nombreuses données

expérimentales et les calculs numériques, un instrument précieux d’ex-

trapolation peut être fourni pour évaluer la réduction de pollution attendue

dans d’autres tunnels urbains. t

Figure 3 - Photos : échantillons photocatalytiques conservés dans le tunnel Léopold II au cours de la campagne de mesures PhotoPAQ

Graphique : activité photocatalytique déterminée sur plusieurs échantillons avant (= référence) et après (= sale) exposition à l’environnement du tunnel, selon différentes conditions expérimentales (HR = humidité relative, intensité lumineuse UV en W/m²), et sur base d’essais préliminaires en vue de préparer la campagne dans le tunnel (= prélim).

Demi-journée d’étude VIM-CRR

Le jeudi 31 octobre 2013, le VIM (Vlaams Instituut voor Mobiliteit) et le CRR ont présenté dans l’auditorium de Sterrebeek les objectifs et les résultats

du projet, ainsi que les attentes et les perspectives pour la valorisation des compacteurs intelligents (en néerlandais uniquement).

Le programme complet et toutes les informations pratiques sont consultables à l’adresse www.vim.be/studiedag-intelligente-walsen.

ABTUS


…des suites d’une longue maladie, comme on dit malheureusement trop souvent.

Nous avons commencé notre carrière professionnelle à peu près à la même époque, dans les années 70, dans la même entreprise : les Grands Travaux de

Marseille comme on disait alors. C’était le chantier de mes débuts où je l’ai rencontré pour la première fois : aciérie UGINE-KUHLMANN à Fos sur mer. Puis chacun a vécu sa vie de chantiers, chacun de son côté, mais nous gardions le contact de façon plus ou moins régulière. Parfois, quand nos chantiers respectifs étaient proches comme en 76, lui à Pierre-Buffière, moi à Argenton sur Creuse, on se rendait visite.

On a pu se retrouver quelquefois sur les mêmes chantiers comme à St GUILLERME II ou le CERN dans les années 80, pour moi mes premiers ouvrages souterrains. Chaque fois les échanges étaient riches, et je retrou-vais avec bonheur sa joie de vivre, son enthousiasme communicatif, son humour quotidien, son rire tonitruant…

En 94, j’avais quitté GTM mais l’accident géologique du tunnel nord de la Duchère sur BPNL à Lyon nous a de nouveau réunis : il m’avait appelé chez CHAGNAUD car il fallait mobiliser rapidement un atelier supplémentaire de creusement. Ce travail en commun fut là aussi une expérience inoubliable, tant je retrouvais aussi présentes sa grande compétence d’ingénieur, de mineur, mais surtout sa gentillesse, ses immenses qualités humaines…

Je pense à Christiane, son épouse, ses enfants, Bénédicte, Pierre et Jean-Baptiste, ses petits enfants et au vide terrible qu’il laisse.

Mais je sais que sa foi de chrétien fervent l’a aidé à passer de l’autre côté.

Christian a été inhumé à Vourles (69390) le 31/01/14.

Je n’étais pas là.

André BOERI, Membre de l’AFTES

Né à Nancy le 23 février 1946, il allait avoir 68 ans. Il aura connu l’AFTES dès sa création en 1972 puisque, diplômé de la promotion 70 de l’Ecole Nationale Supérieure de Géologie de Nancy et après une année au Centre d’Etudes et de Recherches de Charbonnages de France (CERCHAR), il entre en 1971 au Centre d’Etudes des Tunnels (CETU) de Lyon, nouvellement créé afin de doter le Ministère de l’Equipement d’une compétence dans l’ensemble des techniques et méthodes relatives à la conception, la construction, l’entretien, l’exploitation et la sécurité des tunnels.

De 1974 à 1980, Yves travaille chez Campenon Bernard Cetra CBC puis, en 1981, chez SNC Campenon Bernard SGE, avant d’entrer dans la Holding de Genest Entreprises en 1985. Rattaché à la Direction Générale du Groupe il sera nommé successivement Directeur de l’Urbaine de Travaux puis Directeur Général de Darras et Jouanin en 1993, société intégrée au Groupe Fayat l’année suivante et dont il assurera la Présidence jusqu’à sa retraite en 2009.

Après ces 40 années de travail, ne pouvant rester inactif, Yves rejoint le cercle des Experts près la Cour d’Appel de Versailles et devient également Expert près les Cours Administratives d’Appel de Paris et Versailles.

Yves est toujours resté proche de l’AFTES où il a occupé de 2003 à 2009 la position importante de Trésorier, aidé par son ami Jacques Picard, disparu en 2010

Entre deux expertises, Yves aimait faire des voyages avec son épouse. Et il trouvait encore du temps pour jouer au bridge ou au golf et, surtout, pour s’occuper de ses quatre petits-enfants qu’il adorait.

Yves a été inhumé le 19 février 2014 à Nancy, la terre de ses parents, sa ville natale où il a fait toutes ses études.

Nous garderons le souvenir d’un homme sympathique et souriant, érudit, toujours prêt à rendre service.

A son épouse, ses deux fils et belles-filles, ses quatre petits-enfants et tous ses proches, tous les membres de l’AFTES adressent leurs très sincères condoléances et l’expression de leur plus profonde sympathie.

Christian AUBERT (A&M 66) nous a quittés le 27 janvier 2014 à 67 ans

Notre ami Yves Krongrad nous a quittés le 16 février dernier

Témoignage

Hommage


AGENDA/CALENDAR

MAI9-15 mai 2014 World Tunnel Congress & 40th ITA General Assembly IGUASSU FALLS, BRESIL www.wtc2014.com.br [email protected]

12-13 mai 2014 7th International Conference Tunnel Safety and Ventilation - New developments in Tunnel Safety GRAz, AUTRICHE www.tunnel-graz.at

14-16 mai 2014 INTERTUNNEL - 6th International Tunnelling Exhibition MOSCOU, RUSSIE intertunnelrussia.com

27-29 mai 2014 EUROCK 2014 - ISRM European Rock Mechanics Symposium - Rock Mechanics and Rock Engineering : Structures on and in rock masses VIGO, ESPAGNE www.eurock2014.com

JUIN1 au 4 juin 2014 48th US Rock Mechanics/ Geomechanics Symposium - Rock Mechanics across Length and Time Scales MINNEAPOLIS, USA www.armasymposium.org

5 juin 2014 Comportement des massifs rocheux sous sollicitations sismiques PARIS, FRANCE www.cfmr-roches.org

11-13 juin 2014 Swiss Tunnel Congress LUCERNE, SUISSE www.swisstunnel.ch

11-13 juin 2014 International workshop on Performance-based specification and control of concrete durability zAGREB, CROATIE www.rilem.org

11-13 juin 2014 CIC 2014 - First Concrete Innovation Conference OSLO, NORVEGE www.tekna.no

16-19 juin 2014 7th International Symposium on Sprayed Concrete - Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support SANDEFJORD, NORVEGE [email protected]

18-20 juin 2014 8th European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering (NUMGE14) DELFT, PAYS BAS www.numge2014.org

22-25 juin 2014 North American Tunneling Conference (NAT 2014) - «Tunneling: mission impossible» LOS ANGELES, USA www.smenet.org

24-27 juin 2014 5th International colloquium on Geomechanics and Geophysics & Geo3M (mechanics, materials, modelling) OSTRAVA & KAROLINKA, REP. TCHEQUE www.ugn.cas.cz

30 juin au 2 juillet 2014 EURODYN 2014 - IX International Conference on Structural Dynamics PORTO, PORTUGAL paginas.fe.up.pt [email protected]

JUILLET8-10 juillet 2014 JNGG 2014 : Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’ingénieur BEAUVAIS, FRANCE jngg2014-lasalle-beauvais.fr [email protected]

21-22 juillet 2014 CITG 2014 - 2nd International Conference on Information Technology in Geo-Engineering DURHAM, GB www.icitg.dur.ac.uk [email protected]

AOUT13-15 août 2014 Eco-Crete International symposium on Sustainability Environmentally Friendly Concrete REYKJAVIK, ISLANDE www.rheo.is [email protected]

25-27 août 2014 8th International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground SEOUL, COREE www.is-seoul2014.org [email protected]

SEPTEMBRE1-3 septembre 2014 5th International Conference on Concrete Repair BELFAST, GB www.concrete-solutions.info [email protected]

8-10 septembre 2014 ICCMATS 2014 - International Conference on Construction Materials Engineering, Structural Performance and Durability JOHANNESBURG, AFRIQUE DU SUD www.iccmats-wits.co.za [email protected]

15-18 septembre 2014 IAEG XII Congress : Engineering Geology for Society and Territory TURIN, ITALIE www.iaeg2014.com [email protected]


AGENDA/CALENDAR16-18 septembre 2014 7th International Conference on Deep and High Stress Mining SUDBURY (ONTARIO), CANADA www.deepmining2014.com [email protected]

17-19 septembre 2014 15th Australasian Tunnelling Conference 2014 - Underground Space - Solutions for the Future SYDNEY, AUSTRALIE www.atstunnellingconference2014.com [email protected]

21-25 septembre 2014 10th International Conference on Geosynthetics BERLIN, ALLEMAGNE www.10icg-berlin.com [email protected]

23-26 septembre 2014 InnoTrans 2014 - International Trade Fair for Transport Technology Innovative Components · Vehicles · Systems BERLIN, ALLEMAGNE www.innotrans.de

24-26 septembre 2014 ACUUS 2014 - 14th World Conference of the Associated research Centers for the Urban Underground Space SEOUL, CORÉE acuus2014.com

28 septembre au 1er octobre 2014 EETC 2014 - 2nd Eastern European Tunnelling conference «Tunnelling in a challenging environment» ATHENES, GRECE www.eetc2014athens.org

OCTOBRE1er et 2 octobre 2014 FIVE 2014 : 3rd International Conference on Fires in Vehicles BERLIN, ALLEMAGNE www.firesinvehicles.com [email protected]

8-10 octobre 2014 Exposition SIM 2014 BORDEAUX, FRANCE http://www.granulats.fr/actualités/salons-et-expositions/1-exposi-tion-sim2014.html

8-10 octobre 2014 9th Austrian Tunnel Day and 63rd Geomechanics Colloquy 2014 SALzBURG, AUTRICHE www.oegg.at

13-15 octobre 2014 Congrès international AFTES - Tunnels et espace souterrain - Risques et opportunités LYON, FRANCE www.congres.aftes.asso.fr

14-16 octobre 2014 ARMS 8 - 2014 ISRM International Symposium - 8th Asian Rocks Mechanics Symposium : Rock Mechanics for Global Issues SAPPORO, JAPON www.rocknet-japan.org [email protected]

22-23 octobre 2014 12 th International Conference Underground Infrastructure of Urban Areas WROCLAW, POLOGNE www.uiua2011.pwr.wroc.pl [email protected]

23-25 octobre 2014 EXPOTUNNEL - BOLOGNE, ITA The Underground Technologies and Major Works Exhibition waits for you at Bologna - Italy BOLOGNE, ITALIE www.expotunnel.it [email protected]

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N° 242 - Mars/A vril 2014

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Transcript of N° 242 - Mars/A vril 2014