Comment agit un soutènement de tunnel ?
De quatre manières différentes selon le procédé : en confinant le terrain, en l'armant, en le supportant, ou en le consolidant. Choisir un soutènement, c'est d'abord choisir lequel de ces quatre rôles on veut lui faire jouer.
1. Par confinement
Le soutènement applique une pression sur la paroi et empêche le terrain de se décomprimer. Deux procédés essentiellement : le béton projeté seul, et le béton projeté associé à des cintres légers.
C'est le mode qui correspond directement à la méthode convergence-confinement.
2. Par confinement et armature
Il s'agit du boulonnage, sous toutes ses formes, associé ou non au béton projeté et aux cintres légers :
- boulons à ancrage ponctuel — à coquille ou à la résine ;
- boulons à ancrage réparti — scellés à la résine ou au mortier ;
- barres foncées.
La différence entre ancrage ponctuel et réparti n'est pas un détail de mise en œuvre : le premier tient par ses deux extrémités, le second mobilise le terrain sur toute la longueur. On n'arme pas le massif de la même façon.
3. Par supportage
Ici le soutènement reprend la charge, tout simplement, plutôt que d'aider le terrain à se tenir : cintres lourds, cintres légers, plaques métalliques assemblées, voussoirs en béton, tubes préforés — la voûte parapluie — et boucliers.
C'est le mode dominant quand la gravité est le facteur essentiel de l'instabilité : blocs susceptibles de tomber d'une voûte, terrains meubles. C'est aussi le domaine où les classifications RMR et Q sont les plus fiables.
4. Par consolidation du terrain
On ne pose rien contre la paroi : on change les propriétés du terrain lui-même, géotechniques ou hydrologiques. Trois procédés : l'injection de consolidation, l'air comprimé, la congélation.
Ces techniques traitent le terrain avant qu'il ne pose problème, plutôt que d'en subir le comportement. Elles sont chères, et réservées aux situations où les trois autres modes ne suffisent pas — traversée de terrains aquifères, franchissement sous nappe.
Ce qui guide le choix
Aux cinq critères de terrain retenus par l'AFTES — résistance de la roche, discontinuités, altérabilité, conditions hydrologiques, contraintes naturelles — s'ajoutent trois données du projet : les dimensions de la cavité, le procédé de creusement et la sensibilité aux tassements.
Cette dernière est déterminante en site urbain : un tunnel sous un bâti existant impose de limiter les déformations en surface, ce qui pousse vers le supportage ou la consolidation, même lorsque le terrain autoriserait un simple confinement.
Textes de référence
- CETU, « Dossier pilote des tunnels, génie civil », section 3 « Conception et dimensionnement », § 2.2.2 — classes de soutènement selon leur mode d'action
- AFTES — recommandations relatives au choix du type de soutènement en galerie (1976)
Les références sont citées pour vous permettre de les consulter. Le texte des normes est protégé et n'est pas reproduit ici.
Mettre cette notion en pratique
Les exercices corrigés qui appliquent exactement ce qui précède.