Newtun
Projet financé par BPI France
Partenaires : Soletanche Bachy, EGIS Structures et Environnement, RATP, TELEMAC, ITECH, ARMINES, IFSTTAR, IBISC
Contexte et positionnement
Un des principaux défis de la ville durable est de maîtriser l'étalement urbain. Cet étalement a pour conséquences de rendre la société dépendante des transports individuels, de congestionner le trafic et d'engendrer de la pollution.
En France métropolitaine, après plusieurs décennies de ralentissement de l'urbanisation, la superficie de l'espace urbain s'est étendue de19 % entre 1999 et 2010. Les villes occupent désormais plus d'un cinquième (22 %) du territoire, et plus de trois Français sur quatre (77,5 %) vivent dans une commune urbaine. Le nouveau modèle de la ville est celui d'une ville plus compacte, contenue dans ses limites actuelles, et qui possède un réseau densifié de transports publics. Compte tenu du manque d'espace dans les villes actuelles, on observe partout dans le monde un recours accru aux infrastructures souterraines. Ces infrastructures sont soumises à de sévères contraintes environnementales, en particulier elles ne doivent pas avoir d'impact sur les structures déjà en place.
Pour l'aménageur, la construction de tunnels est une activité particulièrement difficile à envisager. Elle est toujours susceptible de provoquer des dommages sur les structures environnantes. Souvent, les tassements observés en surface se traduisent par des fissures ou déformations qui peuvent se révéler très coûteuses : réparations, retards de chantier, et perte de confiance des riverains. Surtout, des incidents plus graves peuvent toujours surgir, sous l'effet de conditions de sol inattendues ou de décisions malencontreuses : pertes humaines, évacuations d'immeubles mis en péril, interruptions de chantier, pertes économiques. Pour le Maître d'Ouvrage, cette menace rend les travaux souterrains difficiles à assurer et à intégrer dans les plans d'aménagement.
Dans ce contexte, le projet Newtun, soutenu par le FUI, met en œuvre une approche pluridisciplinaire : ingénierie, méthodes de construction, outillages et équipements, instrumentation afin de fournir des moyens de mieux contrôler les tassements provoqués en surface par le creusement des tunnels peu profonds par la méthode traditionnelle.
Il associe de nombreux partenaires : Solétanche-Bachy (pilote), Egis, SolData, la RATP, IBISC, Itech et l'IFSTTAR.
Contenu
Le sol est un matériau naturel, fortement hétérogène, dont les caractéristiques ne sont jamais bien connues à l'avance. Le dimensionnement des ouvrages géotechniques est largement conditionné par cette incertitude, et la Méthode Observationnelle constitue actuellement la meilleure réponse pour optimiser le dimensionnement des ouvrages (et aussi les coûts, les délais) tout en restant du côté de la sécurité. Dans cette méthode, les paramètres de la méthode de creusement sont constamment révisés, ajusté en fonction des réactions observées sur le terrain. D'où i) la nécessité de disposer d'outils simples de dimensionnement pour réviser le projet au fur et à mesure de l'avancement, ii) la nécessité de développer des moyens pour mesurer en direct les déformations en amont du front.
Le projet utilise comme fil conducteur l'indicateur perte de volume. Facile à évaluer sur le terrain, cet indicateur est déjà largement utilisé sur les projets pour prévoir l'amplitude des tassements et leur zone d'influence. Il est également utilisé dans certains contrats pour fixer les objectifs de performance des entreprises. Cet indicateur permet de fixer un objectif général à la Méthode NEWTUN : atteindre un coefficient de perte de volume de l'ordre de 1 % pour le creusement en méthode traditionnelle, c'est-à-dire comparable aux performances atteintes par les tunneliers.
Innovation recherchée
- Contrôle interactif des mouvements de sol. Il s'agit de développer une nouvelle approche au creusement de tunnel, que l'on peut appeler Méthode NEWTUN qui consiste à mettre en œuvre la méthode observationnelle dans le contexte des tunnels creusés sans tunnelier.
Dimensionnement du pré-soutènement
- Robotisation du pré-soutènement
Instrumentation
Rôle de l'Ifsttar dans le projet Newtun
L'IFSTTAR apporte ses compétences :
dans le domaine de la compréhension et de la modélisation du comportement des matériaux naturels ou artificiels lors de la construction des ouvrages géotechniques (remblais, fondations, soutènements, ouvrages souterrains),
et dans le développement et la maintenance d'un code de calcul par éléments finis, CESAR-LCPC, qui permet de représenter des processus de construction complexes, en prenant en compte des géométries tridimensionnelles réalistes, et d'évaluer la performance des techniques de renforcement des sols (par boulonnage, par inclusions rigides, etc.). Ce logiciel servira de base aux calculs visant à prévoir les tassements en fonction des techniques mises en œuvre, par exemple pour renforcer le sol, au cours du creusement.
Cette double approche reflète la préoccupation constante de l'IFSTTAR de confronter les modèles avec les observations faites sur les ouvrages, qui a donné lieu dans les années récentes à deux programmes de recherche pluriannuels intitulés "Effets des travaux en site urbain - observations et modèles" (2001-2004), et "Contributions à la maîtrise des mouvements liés aux travaux urbains" (2005-2008).
Les travaux réalisés par l'IFSTTAR dans le projet NEWTUN seront notamment réalisés dans le cadre des thèses de Nicolas Gilleron et Cédric Klotoe.
