tunnel.

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tunnel.
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PRÉSENTATION

tunnel, galerie souterraine de grande dimension. Les tunnels sont utilisés par les routes, les rues, les voies ferrées, les canaux, les canalisations d'eau potable et d'eau usée et les métros. Ils sont également destinés à des fins militaires et de défense
civile. Ces galeries peuvent en outre accueillir des centres commerciaux, des centrales électriques, des équipements sportifs et des centres culturels.

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MÉTHODES MODERNES DE PERCEMENT

Trois procédés permettent de construire sous terre : la tranchée généralement effectuée dans des sites à faible couverture, le caisson immergé destiné au franchissement des cours d'eau et des bras de mer, le creusement à l'explosif ou à la machine
ponctuelle employé en sol profond.
Mais les risques et les enjeux techniques encourus imposent une reconnaissance préalable du site à laquelle contribuent toutes les sciences de l'ingénieur : géologie, hydrologie, géotechnique.
Les premières structures souterraines ont été réalisées selon les techniques d'affouillement, à ciel ouvert. Pour éviter l'éboulement et maintenir la stabilité des parois, on les étaye à l'aide de madriers dans les fouilles peu profondes, notamment pour
la pose des réseaux d'eau potable. Pour les fouilles plus profondes, on établit au périmètre du chantier un rideau de palplanches métalliques ou une paroi moulée, en béton armé ou préfabriquées, ancrées dans le substrat imperméable. En effet,
drainer et rabattre provisoirement ou définitivement la nappe phréatique sont souvent indispensables à la réalisation de la tranchée. Pour raccourcir le temps du chantier et maintenir l'intégralité des services, surtout en milieu urbain (circulation,
commerce, desserte), on coule une dalle supérieure tandis que les travaux se poursuivent en dessous.
Le caisson est une grande cloche étanche faite de bois, de béton ou d'acier, immergée et posée sur le sol de fondation dans laquelle de l'air comprimé est pulsé pour chasser l'eau hors de la chambre de travail (caisson pneumatique).
L'abattage du rocher reste le principal problème à résoudre lorsqu'on fore un tunnel. Il est nécessaire de consolider la roche avant ou pendant sa percée. Selon sa dureté, on emploie soit un explosif disposé dans des trous forés à travers le front de
taille par une machine à attaque ponctuelle, soit un jumbo multibras, soit une tarière ou un tunnelier.
Le jumbo de forage, mis au point aux États-Unis en 1945, est un chariot à portique équipé de perforatrices qui creusent le tunnel en pleine section, accroissant ainsi les cadences d'avancement et réduisant la quantité de soutènement. L'ancêtre du
jumbo fut utilisé pour le tunnel de Fréjus, long de 12 km, creusé entre 1851 et 1871 sous le Mont-Cenis.
Le prototype des machines d'abattage en roche tendre fut conçu par le colonel Beaumont en 1881 lors des tentatives de percement du premier tunnel sous la Manche. Il s'agissait d'une tarière du diamètre de la galerie dotée de couteaux, mue par l'air
comprimé, et portée par des rails dont l'extrémité aval comprenait deux énormes cuillers rotatives qui déversaient les déblais dans une chaîne à godets. La technologie des forages frontaux à l'aide de fraises s'est plus particulièrement développée
dans les années 1960 (tunnel sous le massif du Mont-Blanc). Le grand bouclier frontal pressurisé à l'air comprimé fut utilisé pour la première fois pour la construction du RER entre l'Étoile et Neuilly en 1962. Depuis, on lui a substitué le bouclier à
pression de boue à haute densité, qui maintient le soutènement en front de taille (métros de Lyon et de Lille). Un tunnelier peut progresser jusqu'à 80 m par jour.

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LES RISQUES

Les nouvelles techniques de percement n'ont pas éliminé tous les dangers, notamment celui de la décompression subite du terrain ou celui de l'eau souterraine qui peut surgir à gros débit ou s'infiltrer si le tunnel n'est pas encore colmaté par des
joints d'étanchéité. La congélation du sol, connue depuis plus d'un siècle, permet de réduire les risques autour de la zone de forage dans des sols trop fins et gorgés d'eau. L'injection de boue, l'emploi de boulons d'ancrage, de tôles cintrées, de voûtes
« parapluies « permettent de renforcer l'autoportance de la roche.
Pour réduire les accidents de travail et les temps de manipulation, on a recours à la robotique pour le forage à distance, le convoyage des déblais, les décisions de contrôle, la pose des voussoirs, etc. Certains robots japonais peuvent maintenant
creuser des galeries de 3 m de diamètre, longues de 500 m, virer subitement ou gravir des pentes de 30 p. 100.

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LES GRANDS TUNNELS DANS LE MONDE

Le plus long tunnel ferroviaire du monde se trouve au Japon. Il s'agit du tunnel de Seikan, long de 53,85 km, qui relie Honshu à Hokkaido sous le détroit de Tsugaru.
Le tunnel ferroviaire sous la Manche relie Calais à Douvres par 3 galeries parallèles longues de 50 km. C'est le plus long tunnel sous-marin et le plus grand ouvrage de génie civil européen jusqu'à présent. Voir tunnel sous la Manche.
Le tunnel de Fréjus (1857-1871), qui traverse les Alpes entre la France et l'Italie, fut le premier tunnel ferroviaire construit (13,7 km). C'est à cette occasion qu'on utilisa pour la première fois des marteaux perforateurs pneumatiques.
Le tunnel ferroviaire du Simplon (1922), qui relie la Suisse à l'Italie (19,8 km de long) est le tunnel le plus profond du monde.
Le tunnel routier de Yerba, édifié en 1936, traverse l'île de Yerba Buena dans la baie de San Francisco (Californie). Large de 23 m, haut de 15 m, il comprend deux voies superposées.
L'aqueduc de Delaware (1944), dans l'État de New York, qui établit la liaison entre le réservoir de Roundout dans les montagnes de Catskill et celui de Hillview, à Yonkers, est le tunnel le plus long du monde (137 km).
Le tunnel routier du Mont-Blanc (1965), long de 11,6 km, relie Chamonix-Mont-Blanc, en France, à Courmayeur, en Italie.
Snowy Mountains Scheme (1972), en Australie, forme un réseau de tunnels totalisant près de 150 km reliant réservoirs et centrales hydroélectriques. Au sein de ce réseau, le tunnel d'Eucumbene-Snowy (1965) fait 23,5 km de long.

Le second tunnel de Fréjus (1975-1980), qui traverse le col de Fréjus dans les Alpes, fait 13 km de long pour relier la France à l'Italie.
Le tunnel du Saint-Gothard en Suisse est le plus long tunnel routier des Alpes (16,9 km).
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