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MINISTERE DIRECTION DES TRANSPORTS DES ROUTES Guide du béton coffre en tunnel C

MINISTERE DIRECTION DES TRANSPORTS DES ROUTES Guide du béton coffre en tunnel CENTRE D'ETUDES DES TUNNELS MINISTERE DES TRANSPORTS DIRECTION DES ROUTES Guide du béton coffré en tunnel Juin 1983 < ^ CENTRE D'ETUDES DES TUNNELS 109, avenue Salvador Allendé - B.P. 48 - 69672 BRON CEDEX - Tél.(7) 841-81-25 Le guide du béton coffré en tunnel a été rédigé par un groupe de travail sous la présidence de : Monsieur Jean PERA, Ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées, Directeur du C.E.Tu. Ont participé à ce groupe de travail : MM. B. BUTTION, C.E.T.E. de Lyon B. CONSTANTIN, C.E.Tu J.COSTES, E.DF. P. HINGANT, SCETAUROUTE C. LEECH, puis C. MADIER, S.G.E. - T.P.I. M. LEGRAND, C.E.Tu G. LELARDEUX, AREA R. LESAGE, L.C.P.C. J.P. LOUBIGNAC, Entreprise HUILLET J.L REITH, C.E.Tu C.TRUFANDIER, S.N.C.F. Pour la partie relative aux coffrages, le groupe s'est assuré la collabora- tion de : MM. M. MAROTINE, CF. BLAW-KNOX M. MELKONIAN, CERCOMAT Ce document est propriété de l'Administration et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation du Directeur du Centre d'Etudes des Tunnels (ou de ses représentants autorisés). © 1983- C.E.Tu. ISBN 2-11-084723-9 SOMMAIRE PREAMBULE Pages CHAPITRE 1 - LE REVETEMENT DEFINITIF DES TUNNELS 1.1. Nature du revêtement 1.2. Rôle du revêtement 1.3. Conception du revêtement 1.4. Mise en œuvre du revêtement 1.5. Réception du revêtement 1.6. Surveillance - Entretien - Réparations 1.7. Qualités essentielles d'un béton en souterrain 1.8. Conclusion 7 7 9 11 16 16 17 17 19 CHAPITRE 2 - NATURE ET QUALITE DES CONSTITUANTS DU BETON 2.1. Ciments 2.2. Adjuvants 2.3. Eau de gâchage 2.4. Granulats 21 21 25 27 27 CHAPITRE 3 - SPECIFICATIONS DES BETONS 33 EPREUVES D'ETUDE, DE CONVENANCE ET DE CONTROLE 3.1. Spécifications des bétons 33 3.2. Epreuve d'étude 35 3.3. Epreuve de convenance 38 3.4. Epreuve de contrôle 39 3.5. Epreuve d'information 41 CHAPITRE 4 - LE MATERIEL DE BETONNAGE 4.1. La fabrication du béton 4.2. Le transport du béton 4.3. Le coffrage 4.4. La vibration 43 43 44 46 55 CHAPITRE 5 - LE REVETEMENT ET L'ETANCHEMENT 5.1. Etanchement par le revêtement coffré 5.2. Prédrainage 5.3. Etanchéité extrados 5.4. Etanchéité intrados 5.5. Autres modes d'étanchement 57 57 59 59 61 61 CHAPITRE 6 - LA PRATIQUE DU BETONNAGE 63 6.1. Programme du betonnage 63 6.2. Avant le betonnage 64 6.3. En cours de betonnage 65 6.4. Après le betonnage 66 6.5. Sécurité 69 CHAPITRE 7 - SURVEILLANCE ET ENTRETIEN DU REVETEMENT 71 CONCLUSION 75 ANNEXE 76 BIBLIOGRAPHIE 79 LISTE DES ILLUSTRATIONS 82 PREAMBULE Le Centre d'Etudes des Tunnels du Ministère des Transports a publié en 1976 une pre- mière version du Guide du béton coffré en tunnels routiers. On y faisait alors le constat d'une grande divergence sur les qualités demandées à ce béton et, d'une manière géné- rale, d'une moindre attention dans la mise en place due au fait que les problèmes qui pa- raissaient importants pour le souterrain étaient ceux du creusement. La réalisation du béton de revêtement était alors considérée comme un problème de technicité courante. Depuis cette date, grâce à l'importance des ouvrages réalisés, aux constatations systé- matiques effectuées en cours de chantier et grâce au souci des maîtres d'ouvrage de disposer de tunnels ou de galeries faciles à exploiter et vieillissant bien, on a pu obser- ver une meilleure prise en compte des différents paramètres qui influencent la qualité du revêtement, son étanchement et donc sa durabilité. On a ainsi esquissé peu à peu une méthodologie pour l'étude et la réalisation du revêtement définitif des tunnels. Et les résultats ont suivi. Des exemples de tunnels autoroutiers dont la réalisation des deux tubes a été décalée dans le temps, ont bien montré l'amélioration de la qualité. Par ailleurs, depuis la première parution de ce guide, un certain nombre de textes a mo- difié le cadre technique et réglementaire dans lequel s'inscrit la réalisation des ouvrages en béton, qu'il s'agisse de la nature des constituants ou des contrôles de qualité. Par ail- leurs, la nouvelle rédaction du Fascicule n° 69 « Travaux en souterrain » du C.C.T.G. et de ses annexes prend en compte l'évolution récente des méthodes de construction des tun- nels. Enfin, il est apparu à l'usage que la première version du guide, tout en étant très précise sur les études et les contrôles de bétons, ne faisait pas suffisamment ressortir les carac- tères spécifiques du bétonnage en souterrain au niveau du chantier. Certaines opéra- tions propres aux tunnels (traitement des reprises de bétonnage, injections de remplis- sage...) n'étaient pas évoquées. Il est donc apparu opportun de reprendre la rédaction de ce guide en tenant compte des différents éléments énoncés ci-dessus. Il est évident que ce guide est destiné à faciliter au projeteur la mise au point de la solution du problème réel qui lui est posé mais qu'il ne constitue pas une directive. A chacun d'effectuer les études nécessaires en fonction des buts recherchés et en liaison étroite avec le laboratoire, l'entreprise et ses sous-traitants. A l'origine, ce guide concernait le revêtement en béton coffré des tunnels routiers, domaine d'intervention privilégié du C.E.Tu.. Suite à la demande de certains maîtres d'oeuvre, cette restriction a été supprimée. En effet, quelle que soit la destination de l'ouvrage, le problème de la réalisation du revêtement définitif se pose en général de la même manière. Certains cas particuliers doivent toutefois être étudiés de façon spécifi- que : galeries en charge, revêtement armé. De la même façon, l'infrastructure intérieure éventuellement nécessaire pour l'exploita- tion de l'ouvrage (gaines de ventilation des tunnels routiers, par exemple) n'est pas concernée par le guide. Il s'agit de structures en béton armé, voire en béton précontraint dont les régies de construction s'apparentent à celles des ouvrages à l'air libre de même nature. Il y sera cependant fait allusion dans certaines parties de ce guide comme l'étude et le contrôle, pour lesquelles la méthodologie est identique quelle que soit la nature du béton. Avertissement Il a été tenu compte, autant que possible, des orientations de la nouvelle rédaction du Fascicule n" 65 « Exécutions des ouvrages et construction en béton armé » du C.C.T.G. Après publication de ce document, un complément au présent guide sera rédigé. Il comportera, en outre, des articles types pour C.C.T.P. de travaux en tunnel. Figure 1. Tunnel sous le Mont-Blanc - Tète France. CHAPITRE 1 LE REVETEMENT DEFINITIF DES TUNNELS 11 NA TU RE DU REVETEMENT Le revêtement définitif des tunnels est réalisé, dans la grande majorité des cas en BETON COFFRE NON ARME En effet, c'est souvent la meilleure solution technico-économique pour assurer la stabili- té et l'exploitation des ouvrages. Si ce caractère particulier du béton en souterrain figure en tête du guide, c'est qu'il le distingue de façon fondamentale du béton des structures à l'air libre (bâtiment ou ouvrages d'art). Seul le béton de barrage présente également ce caractère mais dans un autre contexte. Pour mémoire, on peut rappeler les autres types de revêtement et leur domaine d'emploi en soulignant qu'ils ne font pas l'objet du présent guide. Les tunnels récents non revêtus sont très rares, surtout parmi les ouvrages destinés à recevoir du public (tunnels routiers, SNCF ou métros). Ils nécessitent un terrain encais- sant en roche massive et non évolutive, sans eaux d'infiltration. En principe, il ne peut s'agir que d'ouvrages courts ne devant pas être ventilés artificiellement. En pratique, les tunnels récents non revêtus sont essentiellement des galeries hydrauliques à écoule- ment libre (galeries EDF). Le revêtement définitif des tunnels en béton projeté est envisageable pour des ouvrages dont le dimensionnement n'impose pas des épaisseurs de béton supérieures à 15 ou 20 cm. Au-delà de ces valeurs, l'utilisation du béton projeté est actuellement moins économique que celle du béton coffré. Dans l'avenir, la mécanisation et l'amélio- ration du rendement de la projection peuvent modifier cette limite. D'autre part, dans le cas des tunnels routiers, l'emploi du béton projeté est limité aux tunnels non ventilés ou aux tunnels dont le système de ventilation est semi-transversal, le conduit de ventilation étant alors impérativement en béton coffré. Les revêtements en béton coffré armé sont tout à fait exceptionnels en souterrain. Cette solution est adoptée lorsque le revêtement est supposé reprendre une charge hydrostatique importante dans le cas d'un étanchement total de l'ouvrage. Le revête- ment peut également être armé lorsque suite à des convergences trop importantes, son épaisseur est insuffisante pour assurer la stabilité de l'ouvrage à long terme. Par ailleurs, certaines parties d'ouvrages, telles que les casquettes réalisées aux têtes à l'air libre ou les gaines de ventilation dans les tunnels routiers, sont en béton armé. Mais il s'agit de structures dont le mode de construction s'apparente aux ouvrages d'art à l'air libre. Enfin, on peut être conduit à armer localement le revêtement dans des sections ou des calculs font apparaître des contraintes de traction ou de cisaillement importantes. Ces sections, les plus sollicitées, se situent généralement en clé de voûte, en radier et à la liaison radier-piédroits. L'utilisation de voussoirs préfabriqués en béton ou en fonte est plutôt réservée aux tun- nels creusés uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-beton-coffre-en-tunnel-cle5d3179.pdf