Tuyaux de fonçage et train de tiges : facteurs clés pour la réussite d'un microtunnel courbe — TBM : Tunnel Business Magazine

Le résultat souhaité d’un travail de microtunnelage est un pipeline installé avec précision et sans faille. Idéalement, le tuyau à vérin sert également de tuyau porteur, évitant ainsi le glissement coûteux d'un tuyau supplémentaire. Le meilleur avantage de l’exploitation d’un microtunnel pour le propriétaire est le pipeline le plus long possible par puits : une fois le système en fonctionnement, le coût par pied linéaire diminue à mesure que chaque pied supplémentaire est soulevé. Les alignements incurvés permettent des longueurs d'entraînement étendues en évitant les obstacles et les arbres intermédiaires. Cependant, certains aspects clés concernant les tuyaux de fonçage et les trains de tiges doivent être gardés à l’esprit pour garantir la qualité irréprochable du tuyau installé.

Aujourd'hui, les courbes serrées dans les microtunnelages ne sont dans la plupart des cas possibles qu'avec des tuyaux de fonçage rigides à parois épaisses et à joints articulés, comme le béton armé ou le béton polymère. Sur un alignement courbe, en raison de la rigidité du matériau, la déflexion est concentrée dans les joints des tuyaux.

Figure 1 : Joint hydraulique JC260 installé sur un tuyau de fonçage de 2 000 mm de diamètre intérieur.

Une force de levage admissible élevée est essentielle pour un fonctionnement efficace et, surtout lorsque les choses ne se déroulent pas exactement comme prévu, certaines réserves sont souhaitables et devraient faire partie de la gestion des risques. Même avec la meilleure étude géotechnique, toute forme de creusement de tunnel implique toujours des surprises.

Le transfert en toute sécurité de la force de levage d'un tuyau à l'autre dans un joint articulé est donc un aspect clé et nécessaire pour comprendre la force de levage admissible sans endommager les tuyaux.

La détermination de la force de levage admissible dans un joint articulé dépend directement du comportement du matériau de l'anneau de transfert de pression. Un comportement prévisible du matériau est donc la clé d'un calcul fiable.

Avec les anneaux de transfert de pression en bois conventionnels, les écarts de joint à l'extérieur du joint articulé ainsi que les charges ponctuelles et les pics de contrainte imprévisibles à l'intérieur sont les conséquences inévitables en raison du comportement difficilement prévisible du matériau (figure 2).

Figure 2 : Répartition des contraintes et chargement excentrique avec anneau de transfert de pression en bois.

Les anneaux de transfert de pression conçus tels que le joint hydraulique (Figure 1) ou l'EDAR peuvent assurer un transfert de pression sur toute la face sans pics de contrainte, même lorsque de grands angles d'articulation sont rencontrés et permettent une compréhension exacte des contraintes agissant sur le tuyau en raison de leurs contraintes inhérentes et parfaites. comportement mécanique prévisible (Figure 3).

Figure 3 : Répartition des contraintes et chargement excentrique avec joint hydraulique.

Le transfert de charges via des joints articulés provoque toujours une charge excentrique sur le tuyau. Les anneaux de transfert de pression conçus réduisent l'excentricité en fonction des dimensions, mais l'effet global sur chaque tuyau individuel peut toujours être observé et doit être pris en compte. La charge axiale excentrique est équilibrée par des forces latérales agissant sur les tuyaux de fonçage, augmentant considérablement le risque de dommages.

L'excentricité pertinente ne provient pas seulement de l'articulation d'un seul joint, mais est le résultat d'angles d'articulation différents sur les extrémités avant et arrière du tuyau (Figure 2 et Figure 3). Pour minimiser l'excentricité, une bague de transfert de pression appropriée et une direction fluide de la machine sont essentielles.

Outre une conception structurelle robuste des tuyaux de fonçage, la conception des joints de tuyaux est importante car l'articulation est concentrée dans les joints de tuyaux. Le joint doit affleurer à l’intérieur et à l’extérieur du tuyau et assurer l’étanchéité du tuyau contre les eaux souterraines et le sol, même à l’état articulé. Compte tenu de l'exigence d'un comportement prévisible de l'anneau de transfert de pression, il est essentiel que la conception du joint scelle également la zone de transfert de pression pour éviter que la terre ou l'eau n'aient un impact imprévisible sur le comportement de l'anneau de transfert de pression. Une conception de joint appropriée consiste en une bande d'acier externe ou un collier en acier, coulé dans le béton et une extrémité uni avec le joint dans une rainure à l'extérieur du tuyau. Ces considérations sont également valables pour les entraînements droits conçus, car les corrections de direction forcent toujours des déflexions sur les joints de tuyaux.