295a301 20/12/05 16:15 Page 295 ELARGISSEMENT … · concernant la situation géologique de la région avant les opérations de réalisation du projet, on a été confronté à de

Dr. Mohammad Reza AtretchianProfesseur à l’Université Azad Islamique Zandjan (Iran)

LL ’’

295TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 192 - NOVEMBRE/DECEMBRE 2005

L’ELARGISSEMENT DU TUNNEL DEKANDOVAN EN IRAN - Une expérience avecbeaucoup de résultatsLe tunnel du Kandovan a été construit en1938 sur la route Téhéran – Chaloos qui jointTéhéran au nord de l´Iran , sur la merCaspienne. C´était un tunnel en sens unique etles voitures devaient attendre plusieurs heures.En 1995 le Ministère des routes de l´Iran adécidé d’élargir ce tunnel. Cet article expliqueles points faibles et forts de ce projet .

WIDENING OF KANDOVAN TUNNEL INIRAN - An experience with many resultsKandovan tunnel was built in 1938 on the roadTehran – Chaloos which links Tehran to theNorth of Iran and Caspian sea. It was a one-way tunnel and the cars had to wait manyhours.In 1995 the Ministry of Roads decided towiden this tunnel . This article explains thepoints of weakness and strength of this project.

◗

◗

Le tunnel de Kandovan avec une longueurde 1884 mètres se trouve sur la route reliantKaradj à Tchalouss. Sur la longueur du tun-nel, il y a deux pentes longitudinales : lapremière pente avec une déclivité de 5 %s’étend de l’entrée du tunnel jusqu’au960ème mètre, et la seconde avec une décli-vité de 0,4 % commence du 960ième pour seterminer au bout du tunnel. Ce tunnel depetites dimensions a été bâti en 1317 del’hégire solaire soit en 1938, et exploitépendant 60 ans. A cause de l’instabilité dusol du tunnel, on a été confronté à des diffi-cultés, à savoir des effondrements et desvenues d’eau. La principale raison de laconstruction du tunnel avec de petitesdimensions était la mauvaise qualité du sol.Au cours des années d’exploitation du tun-nel, notamment au cours de ces trente der-nières années, à cause du vieillissement dutunnel, il y a eu plusieurs éboulements.Dans les années 1360, 162 sondages de 5mètres ont été effectués dans les partiesdroite et gauche ainsi qu’en voûte du tunneloù l’on a effectué des prélèvements. Aucours de la construction, plusieurs sondagesont également été faits.

En 1374, le projet de l’élargissement dutunnel a été lancé par le ministère iranien dutransport sans les examens et les plansnécessaires. Au cours de l’élargissement dutunnel, à cause de l’absence de tout exa-men d’expertise, de solutions adéquates etde la réalisation inadaptée du projet, lesdeux parties du tunnel se sont éboulées.

Géologie de la région dutunnel de KandovanGéographiquement parlant, sur les axesnord-sud et est-ouest, cette région se trouveprécisèment au centre de la chaîne de mon-tagne Alborz. Géologiquement parlant, letunnel de Kandovan est situé dans unerégion tectonique, faillée et plissée. Le tunnela été bâti dans des dimensions inférieures àcelles des tunnels à double sens. A cause deseaux souterraines, la galerie de drainaged’eau a été construite dans la partie Ouestpour diriger l’eau du tunnel vers le nord.

Selon les études géologiques et géotech-niques effectuées, le tunnel passe par uneformation pyroclastico-sédimentaire de la

ELARGISSEMENT DU TUNNEL DE KANDOVELARGISSEMENT DU TUNNEL DE KANDOVANANEN EN IRAN N Une expérience avec beaucoup de résultatsUne expérience avec beaucoup de résultats

Chantier Kandovan : tunnel routier Téhéran - Nord

295a301 20/12/05 16:15 Page 295

296 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 192 - NOVEMBRE/DECEMBRE 2005

période éocène. A l’intérieur du tunnel, lamasse des terrains est faillée et plissée. Ilexiste des crevasses et des fractures abon-dantes avec de multiples couches faillées.

En raison de l’existence du vieux tunnel deKandovan, considéré comme un système dedrainage, au printemps et en été, avec la fontenivale et l’abondance des eaux pluviales, l’eaus’écoule dans les jointures et les fractures.L’existence de sources à l’intérieur du tunneldont les eaux proviennent des réserves enneige hivernale, en est une preuve.

Les points indiqués ci-dessous sont les princi-pales causes des problèmes de sol au voisi-nage du tunnel au cours de l’élargissement :

1- L’aspect tectonique et faillé de la mon-tagne de Kandovan.

2- Le creusement du tunnel qui a causé l’af-faissement de la masse des terrains au voi-sinage de la voûte et des piédroits.

3- L’existence des eaux souterraines à l’inté-rieur du tunnel et le drainage réalisé parl’ouvrage, qui ont causé l’érosion des maté-riaux des joints et de certains terrains dansla voûte et les piédroits, ce qui a augmentéles dangers de la chute des matériaux.

4- La circulation intense des voitures au coursde 60 ans a favorisé l’affaissement de lamasse rocheuse des parois et du toit dutunnel.

5- La destruction de la couverture de l’ancientunnel (les roches maloniques) et les tra-vaux pour l’élargissement ont détruit lamasse rocheuse et causé l’affaissement dutoit et des parois.

Les points suscités ont causé l’instabilité etl’affaissement du toit et des parois du tunnel ;et lors des travaux on a eu des éboulements.

Les études faites :Le projet de l’élargissement du tunnel deKandovan a été entamé sans études systé-

matiques et exhaustives. Au mois d’ordibe-hecht en 1378, les études et la planificationdu projet de l’élargissement du tunnel deKandovan ont été confiés à l’université indus-trielle Charif.

L’une des principales conditions était la pour-suite des études lors de la réalisation du pro-jet pour ne pas interrompre les travaux . Laméthode exécutive adéquate devait êtreprésentée lors du projet de l’élargissement.Ces deux contitions importantes ont été res-pectées dans toutes les phases du projet.

Des études exhaustives ont été menées sur lasituation géologique, géotechnique, sismolo-gique, sur les eaux souterraines, l’analyse desformations, des charges statiques et dyna-miques (séisme) pour la résistance finale, le sys-tème de drainage et la construction du tunnel.

Les études géotechnique,géologique, d’ingénierieet de sismologie :Ces études ont été menées simultanément àla mise au point du projet de l’élargissementdu tunnel pour la prévision des problèmesgéologiques, la désignation des paramètresgéomécaniques au voisinage du tunnel et del’aspect sismologique de la région afin detrouver des solutions adéquates pour unemeilleure réalisation du projet de l’élargisse-ment. Afin d’atteindre les objectifs précités,les études ci-dessous ont été effectuées,dont les résultats ont été présentés dans lecadre des rapports.

Le rapport de l’examen desinformations concernant lagéologie-géotechnique etsismologie Pour préparer ce rapport, toutes les informa-tions et les données ont été collectées, caté-gorisées et évaluées. La plupart de ces don-nées étaient des photos, des cartes et des

rapports épars et sporadiques et avaient unaspect théorique. Il n’y a pas l’ombre d’undoute que la totalité des informations collec-tées avaient beaucoup de fautes et de non-sens. Autrement dit seulement une partie desdocuments était efficace . Cela était dû aufait du non-enregistrement des données etde l’absence de toute documentation etd’études géologiques et géotechniquesminutieuses au commencement de la réalisa-tion du projet.

Le rapport préliminaire surla situation géologique etgéotechnique de la partienon-élargie du tunnel (du métrage 886 à 1286de l’entrée sud du tunnel) :Les identifications géotechniques se sonteffectuées dans le cadre des explorationsgéologiques superficielles et substructuraleset des sondages d’exploration à l’intérieur dutunnel dans la partie non-élargie. Dans ledroit fil des études et de la réalisation simul-tanée du projet de l’élargissement du tunnelet de la prévison des problèmes géologico-géotechniques, il faut dire que les résultatsde ces études ont été transmis aux réalisa-teurs. Pour l’élaboration de ces rapports,voici les études qui ont été menées :

• Les études photogéologiques, à savoirl’élaboration de la carte des failles, des cir-culations d’eau, des glissements et des ter-rains, pour compléter la carte finale.

• L’examen de la possibilité de la réalisationdes opérations géophysiques.

• Le prélèvement d’échantillons de terrainsautour du tunnel dans une largeur de 500mètres avec les détails minutieux pour l’éla-boration des cartes géologiques à l’échellede 1/5000 et 1/2000.

• Les prélèvements souterrains à l’intérieurdu tunnel au cours de l’élargissement pourl’identification et la classification des maté-riaux souterrains.

• La réalisation des sondages dans la partienon-élargie du tunnel avec des distancesde 5 à 15 mètres et l’examen minutieux deces sondages.

• L’examen de la situation des eaux souter-raines de la région, le drainage superficielet souterrain (à l’intérieur du tunnel), lasituation de la galerie de drainage, le débitdes eaux qui s’infiltrent et sortent du tunnel.

Après ces examens, du point de vue géo-technique, les masses rocheuses du tunnelont été divisées en trois parties : A,B,C. Seservant des méthodes de classification géo-technique, Terzaghi, Q, RMR, les catégories,

L’ élargissement du tunnel de Kandovan en Iran

Elargissement du tunnel à l’aide de bêche mécanique

295a301 20/12/05 16:15 Page 296


les paramètres géomécaniques de chaquecatégorie à savoir les paramètres de résis-tance et la quantité de l’eau drainée ont étédéfinis dans chacunes des sections du tunnel.

Le rapport sur les modalitésde réalisation de l’élargis-sement du tunnel et de lacouverture préliminaire enbéton Le principal objectif était l’identification et ladésignation des parties du tunnel où il y avaitdes éboulements et des problèmes d’exécu-tion lors de l’élargissement du tunnel pourdiverses raisons. La désignation des pointscritiques et des espaces vides derrière la cou-verture préliminaire en béton après l’élargis-sement et l’élaboration et la présentationd’un plan pour la consolidation et le renforce-ment de ces parties s’avéraient nécessaires.

Les résultats de ces recherches ont bien mon-tré qu’en raison de l’absence de toute exper-tise et le manque d’informations nécessairesconcernant la situation géologique de larégion avant les opérations de réalisation duprojet, on a été confronté à de multiples pro-blèmes techniques d’exécution.

Etude des couches tectoniquesformant la chaîne de montagne Alborz dans le nord de l’Iran Pour l’élaboration de ce rapport, on a essayéde collecter les dernières informations sur laformation géologique de la chaîne de mon-tagne Alborz, en recourant à diverses sourcesdignes de foi. Les résultats de ces étudesmontrent qu’en raison du fait que la mon-tagne de Kandovan se trouve au milieu demultiples failles, cette région est l’une desrégions les plus compliquées de la chaîne demontagne Alborz. En fait, la montagne deKadovan est l’une des régions les plus affais-sées et les plus compliquées de la chaîne demontagne en question et pour cette mêmeraison, les espaces vides souterrains ne per-mettent pas l’élargissement du tunnel.

Les études sismo-tectoniques,le danger du séisme dûaux failles et l’analyse du risque de l’éventualitédu séisme dans les couchesterrestres du tunnel deKandovan Ces études avaient pour objectif l’évaluationde la situation sismo-tectonique et l’examendu danger du séisme dû aux failles dans lescouches terrestres du tunnel de Kandovan.

Les résultats en chiffres concernant le risquedu séisme ont été obtenus en recourant àdeux méthodes d’analyse et d’hypothèse.On s’est servi de ces résultats au cours duprojet du revêtement en béton du tunnelpour augmenter la résistance des matériauxemployés dans le tunnel.

Pour atteindre les objectifs cités, une étudeminutieuse a été menée de la manière sui-vante :

• tout d’abord, les photos aériennes ont étéemployées au cours de la réalisation duprojet. Pour comprendre les modalités dudépôt des sédiments quaternaires et établirla carte des failles qui se trouvent aux péri-phéries de la construction du tunnel, il afallu élaborer une carte analytique et spéci-fique.

• La métamorphose des sédiments a étéminutieusement analysée.

• Les données sismo-chronologiques, surtoutappartenant au 20ième siècle ont été collec-tées de diverses sources, et examinées.

• Compte tenu du fait que le séisme et lesfailles sont les principaux phénomènes dan-gereux pour la construction du tunnel, on aattaché une importance prépondérante àces phénomènes afin de saisir leurinfluence sur la construction du tunnel etd’éclaircir le danger du tremblement deterre dû au passage des ondes élastiques.

• Après la collecte et l’analyse de toutes lesinformations et les données sismo-tecto-niques tant dans le domaine théorique quepratique du projet, les données nécessairesont été élaborées par ordinateur afin d’ana-lyser les risques de séisme dans la construc-tion du tunnel de Kandovan. Après l’ana-lyse en question, les résultats nécessairesdans le domaine sismo-tectonique et del’ingéniererie sismologique ont été obtenuset utilisés pour le dimensionnement durevêtement.

La désignation des coordonnées des points sur la carte géographiquedu tunnel de Kandovan par le système GPS et lacartographie du tunnel àune largeur de 500 mètresà l’échelle de 1/5000 et de1/2000En vue d’élaborer le rapport final sur la géo-logie et la géotechnique du tunnel, il fallaitpréparer minutieusement une carte avectachéomètre à une échelle adéquate.Malheureusement la carte qui avait été éla-borée auparavant, avait des problèmes tech-niques, et était non-utilisable.

Compte tenu de l’imprécision des chiffres, lacartographie minutieuse de la région a étéentamée pour éclaircir les points vagues ets’intègrer au service du nivellement de l’or-ganisation iranienne de cartographie. Dansce droit fil, on a désigné les PM et les entréesdu tunnel par le système GPS et élaboré lacarte de tachéométrie à l’échelle de 1/5000et 1/2000 et déterminé la déclivité sur la lon-gueur du tunnel.

Le rapport complémentairegéologico-géotechnique dutunnel de Kandovan :Du point de vue géologique, le tunnel deKandovan se trouve dans la région tectoni-sée et plissée de la chaîne de montagnesAlborz. En raison de cette situation compli-quée, des études approfondies et exhaus-tives ont été menées dans les domaines géo-logique et géotechnique. Et pour atteindrece but, on a utilisé les points suivants :

• la poursuite des études photogéologiquesde la périphérie du tunnel de Kandovan enutilisant des photos aériennes à l’échelle de1/20000 et de 1/7500.

• les études géologiques superficielles àsavoir l’examen minutieux des failles,l’étude des joints, la lithologie, les struc-tures tectoniques et sédimentaires, la situa-tion des circulations d’eau.

• les études géologiques substructurales àsavoir l’examen géologique des couches, etla réalisation des sondages d’exploration.

• l’élaboration des paramètres géoméca-niques de la masse des roches et au voisi-nage du tunnel.

• l’élaboration des cartes et des diagrammescomprenant les cartes géologiques de larégion accompagnée des sections longitu-dinales et transversales, de la carte desfailles tout en prenant en considération latopographie et l’axe du tunnel, de la cartehydrologique superficielle, du diagrammedes plis et des fractures, de la carte mixte etcomplète de géologie d’ingénierie.

La totalité des études précitées seraemployée pour la description de la situationde la région et des paramètres géoméca-niques ainsi que pour l’analyse dynamiquedu tunnel et de ses soutènements et revête-ments. Les études en question ont été utili-sées dans le cadre de la désignation desmodalités de l’exécution des travaux et del’élaboration des paramètres géotechniquespour l’analyse et la planification du revête-ment et du système de drainage du tunnel.Le résumé des résultats dans plusieurs caté-gories à savoir les paramètres géoméca-niques et les champs de tension de la péri-


295a301 20/12/05 16:15 Page 297


phérie du tunnel ainsi que le système hydro-logique et de drainage du tunnel sont don-nés en fin d’article.

Les études analytiques et laplanification du revêtementdu tunnel de Kandovan D’après les études géotechniques, la géolo-gie de la région se divise en trois catégorieset en deux sous-catégories à savoir A, B, C etC1 et C2. Pour les calculs, on a utilisé deuxparamètres du terrain intact pour les catégo-ries géologiques 1 et 2 et les paramètres duterrain fracturé dans les autres catégoriesgéologiques.

Avec le progrès des études géotechniques etla définition des paramètres du terrain, laposition des failles et des eaux souterraines,le projet final du revêtement du tunnel deKandovan a été élaboré dans 5 différentstypes de structure. Tout au long du tunnel deKandovan, il existe diverses structures géolo-giques avec diverses caractéristiques. Pourla réalisation d’un projet économique adé-quat, la nécessité de l’analyse et de la planni-fication s’avère dans divers domaines. Pourl’étude de l’influence de la variation desdivers paramètres dans les principales carac-téristiques de la réaction du tunnel (tensionet variation), on a analysé la sensibilité dechacun des paramètres en question.

Selon les résultats des recherches effectuéespar les logiciels " Flach " et " Ansys ", le revê-tement du tunnel élargi de Kandovan a étéconçu conformément aux normes des sta-tuts du béton de l’Iran et le statut du bétondes Etats-Unis et le manuel des caractéris-tiques techniques générales.

Les principes de la conception d’un revête-ment de tunnel, publiés par l’association desingénieurs en développement des Etats-Unis, ont été proposés par l’association inter-nationale des tunnels (ITA), source la plus cré-

dible dans le domaine de la conception etconstruction de tunnels dans le monde.

De multiples facteurs dans l’analyse de larésistance du tunnel de Kandovan différen-cient le projet de ce tunnel avec les autresprojets. Les différences fondamentales desparamètres du terrain du tunnel, diversesconditions géologiques, la tension du terraindans les zones élargies et les retombéesnégatives du percement du premier tunnelsur les caractéristiques géomécaniques duterrain sont les principaux facteurs détermi-nants qui ont compliqué l’analyse interactivedu terrain et de la structure du tunnel.

Dans les calculs, sauf dans les catégories Aet B, on a utilisé deux paramètres de résis-tance, les paramètres du terrain intact et lesparamètres du terrain fracturé dans chacunedes catégories géologiques.

Certes, pour l’étude du degré de l’influencedes changements des diverses paramètresdans les principales caractéristiques du tunnelon a analysé la sensibilité nécessaire pourchacun des paramètres en question.

On a analysé l’interaction du tunnel dans cha-cune des sections, en prenant en considéra-tion la couverture et les paramètres de résis-

tance des matériaux. Dans les cas où nousdevons traiter le terrain en tant que matériaude construction, les tensions préliminaires duterrain revêtent une importance toute parti-culière. L’objectif de ces analyses est l’étudede la distribution de la tension finale due àl’élargissement du tunnel et du degré de ten-sion du revêtement. Or, il faut attacher uneimportance prépondérante aux points ci-des-sous dans l’analyse du tunnel :

A- L’élargissement du tunnel s’effectue dansun terrain qui n’a pas les caractéristiques qu’ilavait avant le creusement du tunnel et sestensions ont été redistribuées.

B- En raison du creusement du premier tun-nel, le terrain a été déplacé, et certainescaractéristiques géomécaniques d’une partiedu terrain sur la longueur du tunnel telles queles paramètres de densité, les modules,l’angle de friction intérieure et la cohésionont été transformées et affaiblies.

Compte tenu des points ci-dessus, on a pro-cédé à l’analyse du tunnel dans diverses caté-gories géologiques tout en prenant en consi-dération les paramètres affaiblis au voisinagetunnel.


Mécanisme de l’excavation

Groupe

A

B

C

Genre et situation de la massedes roches et de la terre

Pierre saine et en bloc avec descouches sédimentaires

Pierre concassée et aérée avecargile mais monolithique du pointde vue chimique

Pierre concassée ou éventuelle-ment aérée et les blocs grands etpetits de pierre avec des maté-riaux en argile et en granule

CatégorieRMR

Chiffre

60-70

30-50

20

Classe

II et III

IIIIV

V

Situation de l’eau souterraine

Déshydraté ou peuhydraté

Peu hydraté ou hydraté

Peu hydraté à trèshydratéCoulée de boue, deterre et d’eau

Catégorie Terzaghi

Bien en bloc

Concassé

Terrain affaissé souspression latérale (8)

Hp (m)Hauteur de chargeinfluente de la terre

15/2

23

69

Ptop(MPa)Pression dela terre sur

le toit

0/27

0/55

1/7

Tableau 1 - Classification des terrains

295a301 20/12/05 16:15 Page 298


Analyse dynamique durevêtement et du terrain du tunnel Après les analyses statist iques et laconception du revêtement du tunnel, le pro-jet final a été contrôlé par le logiciel Ansyspour les charges sismiques.

L’analyse dynamique du tunnel a été effectuéeen procédant à la méthode "île de terre",dans laquelle, outre la structure du tunnel, onprélévera l’échantillon de la masse rocheusesur la longueur du tunnel.

On s’est servi d’une opération de répétitionpour étudier le mouvement du terrain afin desaisir les effets prévus sur la surface. Afin d’at-teindre cet objectif, un modèle construit parla méthode " île de terre " a été enregistrésans aucune structure, et la vitesse a étéenregistrée sur la surface. Cette opération aété répétée à maintes reprises afin d’enregis-trer une vitesse de 0/35 sur une surface hori-zontale. La vitesse de 0/35 a été fournie parles études et les recherches sismologiques.

La conception du revêtement Selon les résultats des analyses avec les logi-ciels Flac et Ansys, la conception du revête-ment du tunnel élargi de Kandovan étaitconforme aux normes du statut du béton del’Iran, du statut du béton des Etats-Unisd’Amérique et du manuel des caractéris-tiques techniques et générales des routes .

Les principes de la conception du revêtementdu tunnel, publiés par l’Association des ingé-nieurs en développement des Etats-Unis(ASCE) ont été proposés par l’associationinternationale des tunnels (ITA), source la pluscrédible dans le domaine de la conception etconstruction de tunnels dans le monde.

Compte tenu des restrictions dans l’élargisse-ment du tunnel, on a armé les bases de pié-droits pour renforcer la structure sans réduirela largeur des trottoirs.

On a également utilisé des matériaux pré-fabriqués pour le revêtement du tunnel élargide Kandovan. Les ingénieurs attachent uneimportance toute particulière à l’utilisationdes matériaux préfabriqués. La plupart destunnels circulaires du monde ont étéconstruits de cette manière. L’un des avan-tages de cette méthode est la haute qualitédu bétonnage, ce qui prend une importanceprépondérante en raison du climat de cetterégion dans la plupart des saisons.

Ce revêtement avec des matériaux préfabri-qués doit satisfaire les exigences ci-dessous :

• la capacité de résistance face au terrain, àla pression de l’eau et aux charges exté-rieures sans aucun changement dans lastructure à cause des venues d’eau. (ce quin’est pas le cas pour le soutènement)

• la résistance aux chocs et aux éventuelsdégâts lors du transport des matériaux surle chantier.

• la résistance lors de la mise en place.

• la résistance devant les dégâts dus à l’humi-dité et aux venues d’eau souterraine tantdans les matériaux que dans leurs joints.

• l’optimisation des coûts de la réalisation etde la maintenance pendant l’exploitation.

Si l’on utilise ce système pour la couverturefinale du tunnel élargi de Kandovan, il fautprendre en considération les points que voici :• compte tenu de l’importance extraordinaire

des modalités de joints et de la mainte-nance des voussoirs par les boulons-vis, ilest nécessaire que leurs dimensions soientétudiées pour ne pas engendrer de sérieuxproblèmes dans le tunnel.

• les voussoirs utilisés ont diverses dimen-sions. Etant donné que dans chaqueanneau il y a plusieurs voussoirs, la créationde joints dans des points déterminés estinévitable. Or, compte tenu de la réactiondes structures et des pressions exercées surle toit du tunnel, il faut concevoir une formeadéquate pour les joints.

Technologie du bétonCompte tenu de l’importance de la qualitédu béton pour le revêtement, des points telsque les caractéristiques des matériaux enbéton (le ciment, l’eau, les granulats et pro-duits additionnels), le mélange, le transportdu béton et le bétonnage, les règles de cof-frage, la préparation du béton etc, ont étéprésentés dans le cadre d’un rapport intitulé"technologie du béton du revêtement".L’objectif de l’élaboration de ce rapport est lacomparaison de ces principes et règles avecles normes.

Les normes auxquelles on s’est référé aucours de cette phase se trouvent dans le sta-tut du béton de l’Iran et le Manuel des carac-téristiques techniques générales des routes .

On a accordé une attention particulière aufait qu’il fait froid dans la plupart des saisons,que le débit est élevé et que l’eau souter-raine est sulfatée. On a pris les mesuresnécessaires à savoir l’ajout des produitsbullogènes, des ajouts pour la réduction de


Groupe

A

B

C

KCoefficient de

pression latérale

0/5

1/0

1-1/25

Situation de pression latérale

Pression latérale : faible mais variée

Pression latérale:usuelle mais relativementmonotone

Pression latérale:intense, mais relativementmonotone

C(kPa)Cohésion

200-300

50-100

0-30

(degré)angle de

friction intérieure

45

40

30

Revêtement préconisé

Aucune nécessité à court termeA long terme : béton armé avec une faibleépaisseur

A court terme : bétonnage de10 à 15 centimètres A long terme : revêtement en béton armé

A court terme : bétonnage de 10 à 20 centimètresA long terme : couverture en béton armé

Tableau 2 - Systèmes de revêtement préconisés

295a301 20/12/05 16:15 Page 299


l’eau, des ajouts catalyseurs et des produitsd’étanchéité de béton à savoir microsilice enprenant en considération les avantages et lesinconvénients de chacuns de ces produits.

En vue d’examiner mieux ces produits, on aconsulté diverses sociétés qui produisent ouimportent ces produits, et elles nous ontdonné des propositions.

Position des eaux souterraines et le systèmede drainage à l’intérieur du tunnelL’existence des eaux souterraines est l’un desprincipaux facteurs de l’instabilité des tun-nels. A part les problèmes auxquels on estconfronté lors du creusement, les eaux sou-terraines exercent des pressions hydrosta-tiques et créent beaucoup de problèmes. Engénéral, les tunnels qui se trouvent hors d’eausont beaucoup plus stables que les autres.

Outre ces problèmes, on peut faire allusion àla corrosion du béton armé par l’eau. L’autrepoint, c’est que la circulation de l’eau à l’in-térieur du tunnel lors de l’exploitation, rendla route glissante et en augmente l’érosion.La totalité de ces problèmes révèle la néces-sité de solutions adéquates pour les régler.

Le tunnel de Kandovan traverse diversesrégions géologiques avec des caractéris-tiques différentes. En raison de la diversité deces caractéristiques, le projet du tunnel estdifférent selon la formation géologique duterrain, ce qui doit être considéré tant dans laconception du revêtement que dans le sys-tème de drainage du tunnel.

L’existence de multiples anticlinaux et syncli-naux et des failles, et l’affaissement de plu-sieurs parties du terrain montrent l’activitétectonique dans cette région. La directiondes failles et la situation des éléments géolo-giques ainsi que la structure des matériaux

de la zone du tunnel de Kandovan sont tellesque presque dans toutes les parties du tun-nel, il y a venue d’eau. Le parallélisme desfailles dirige davantage d’eau vers le tunnel.

En raison des problèmes techniques et desnécessités de la structure, la création dejoints dans le revêtement est inévitable. On aprévu l’utilisation de produits en caoutchouctype Water-stop.

Se référant aux résultats des analyses, le sys-tème de drainage du tunnel a été conçu toutau long du tunnel dans les plans de réalisa-tion et dans les manuels de calculs.

Selon les caractéristiques du courant d’eautout au long du tunnel, deux phases ont étéprévues pour le système de drainage du tun-nel. Pour une partie du tunnel où le courantd’eau est violent, deux systèmes de drainageont été conçus. Dans les autres parties, on sesert d’une couche imperméable.

Le système de drainage peut avoir différentsmodèles. Par exemple, il y a un système res-semblant à un ovoïde, avec une épaisseur de5 à 7 milimètres et avec un débit de 0/5 litrepar seconde, et un autre système de fibreartificielle avec une épaisseur de 6 milimètreset un débit de 0/5 litre par seconde.

Le système imperméable peut protéger lerevêtement contre les pressions et lesattaques des produits chimiques et a uneépaisseur de 2 à 3 millimètres. La totalité del’épaisseur des deux systèmes (étanchéité etdrainage) atteint 10 millimètres. Ces sys-tèmes peuvent être installés de manière péri-phérique ou longitudinale.

Compte tenu du débit considérable , les élé-ments qui réduisent ce débit dont la sédi-mentation sur le système ou l’infiltration desgranulats n’ont aucune influence même àlong terme sur l’aptitude et le rendement dusystème.

Les études et la conceptionde la construction du radierdu tunnel :Dans la structure de l’ancien tunnel, il existeun radier en béton et en mortier de chauxdans une largeur de 5,5 mètres et avec uneépaisseur de 0,30 à 0,50 mètre. Dans lesétudes menées sur les modalités de laconstruction, deux points ont été pris enconsidération.

A- Utilisation de l’ancien radier et élargisse-ment sur les deux côtés.

B- Démolition de l’ancien radier et construc-tion d’un nouveau.

Le premier a des avantages et des inconvé-nients :

• Seulement 4000 mètres cubes de la surfacepeuvent être démolis.

• Il y aura absence de solidarité entre les par-ties nouvelles et anciennes.

Les avantages du cas B :

• En raison de l’homogénité de la surface,la qualité sera bien meilleure.

• La réalisation des travaux sera beaucoupplus rapide en raison de la non-interférencedes travaux.

Compte tenu de l’existence de profondesfractures dans certaines parties du tunnel, lesexamens montrent qu’après la réparation del’ancien radier, on peut l’utiliser comme unebase et un fondement adéquat et créer unesurface en béton armé ou une surperstruc-ture flexible. Compte tenu de la durée consi-dérable de la vie des radiers en béton armé,on conseille l’utilisation du béton armé malgréses coûts considérables. L’autre méthode quiest l’une des méthodes les plus modernespour la construction des radiers, consiste enl’utilisation du béton compressé. Rappelonsque cette méthode a été prise en considéra-tion au cours des examens et des études.

La consolidation des parties éboulées Comme il y est fait allusion dans les partiesprécédentes, le terrain à l’intérieur du tunnelest très affaissé et il y a d’importantes venuesd’eau.

Depuis l’élargissement du tunnel, certainesparties ont été affaissées, et parfois ébou-lées. On a pris des mesures pour y faire face.

1- l’identification de toutes les parties ébou-lées jusqu’en décembre 1999. Dans le rap-port , toutes les parties éboulées jusqu’endécembre 1999 ont été relevées.


295a301 20/12/05 16:15 Page 300


2- la caractérisation des zones affaissées etéboulées.

Grâce aux études géotechniques et aux son-dages effectués dans la partie non-élargie,les zones affaissées et éboulées ont étécaractérisées et des mesures adéquates ontété prises. Les résultats ont été évoqués dansun deuxième rapport. 3- la présentation des méthodes pour laconsolidation des zones faibles et affaissées.A : forages en toit, injection du ciment et l’ar-

mature par des barres rondes en acier..B : forages et inclusion de barres pour armer

(dans les zones peu injectables).Dans les PM (1284-1246), (1221-1233),(1141-1188) et (979-992), on a procédé à cegenre de méthode. 4- la présentation des méthodes de passagedes parties éboulées :Dans les parties où il y a eu des éboulements,en employant les deux méthodes pour injec-ter et armer avec des profils en acier, le pas-sage a été effectué. 5- sonder le terrain pour examiner la situa-tion du toit dans les parties abondammentéboulées :

Après la fin du projet de l’élargissement,dans les parties où il y avait des éboulementsavant le commencement des travaux (jus-qu’à la fin de l’an 1998), des sondages dereconnaissances ont été effectués pour exa-miner la situation des parties éboulées sur letoit du tunnel.

6- procéder à l’injection pour remplir les trousdu toit du tunnel dus à l’éboulement :

Dans le cas où le vide a une hauteur de 8mètres ou plus, il est jugé inutile de le rem-plir. Sinon, on utilisera des matériaux (ciment,sable) pour le remplir.

7- le règlement du problème de l’éboule-ment dans les mètrages de 180 et 1140 :

Dans une saison où le climat est favorable,les vides du terrain au voisinage du tunneldans les PM de 180 à 1140 seront remplis pardes matériaux particuliers et la déclivité favo-rable dirigera l’eau du tunnel vers l’extérieur.

8- L’installation du système de contrôle dudéplacement du revêtement en cas de trem-blement de terre dans les parties éboulées.

Finalement, dans les points où il y a de vasteséboulements, des instruments ont été instal-lés dans le revêtement afin d’identifier et demesurer les éventuels déplacements. Lesinformations en provenant seront utiliséespour désigner le degré des pressions duesaux séismes sur la structure et le déplace-ment du revêtement.

Le système de ventilation et de contrôle du tunnel Compte tenu de la situation particulière dutunnel de Kandovan, le système de ventila-tion du tunnel doit être conçu d’une manièreparticulière. Voici les particularités du tunnel :

1- Haute altitude du tunnel (2600) et manqued’oxygène,

2- La froideur du climat en automne et auprintemps,

3- L’existence de deux pentes du tunnel, à telpoint qu’il y a une différence de 47 mètresentre l’entrée du tunnel et le PM 970.

4- La différence atmosphérique des deuxentrées du tunnel, de sorte que selon lesheures, la direction du vent change du nordau sud, et du sud au nord.

5- L’intense circulation de cette route, dansles deux sens (certains jours de l’an surtouttous les vendredis).


Compte-renduCONGRÈS INTERNATIONAL

Chambéry 2005

Les tunnels, clé d’une Europe durable

Tunneling for a sustainable Europe

pour le commander :

115, cours Albert Thomas - 69003 LyonTél. 04 37 91 69 50 - Fax 04 37 91 69 59

E-mail : [email protected]

Prix de vente : 50 e Hors frais de port

295a301 20/12/05 16:15 Page 301

Documents

295a301 20/12/05 16:15 Page 295 ELARGISSEMENT … · concernant la situation géologique de la région avant les opérations de réalisation du projet, on a été confronté à de