La modélisation numérique 3D pour relever les défis des tunnels ferroviaires souterrains




RENSEIGNEMENTS SUR LE PROJET

Client
Mass Transit Railway Corporation Limited

Location
Hong Kong

Description

Afin de réduire la congestion routière dans le district ouest de l’île de Hong Kong, Mass Transit Railway a construit une nouvelle ligne, la West Island Line, qui comprend deux tunnels à une voie d’une longueur totale de 1,62 km.

Un tronçon d’environ 800 m a été aménagé à l’aide d’un tunnelier à bouclier à pression de boue de 6,39 m de diamètre creusant alternativement dans le sol et dans la roche et passant sous un certain nombre de tours d’habitation construites sur des terrains remis en état. Des puits profonds ont également été aménagés près de ces bâtiments pour accueillir et lancer les tunneliers. En plus des nouveaux ouvrages, un tunnel de dépassement de train de 5,6 à 5,8 m de diamètre et de 132 m de longueur a été démoli à l’aide de machinerie fabriquée sur mesure.

Golder a fourni des services de géotechnique spécialisés à l’entrepreneur pour l’aider à relever les défis sans précédent que posaient les interfaces d’excavation complexes associées aux travaux de creusement au tunnelier, à la démolition d’un tunnel et à l’aménagement de puits. Adoptant les dernières technologies d’ingénierie numérique, Golder a utilisé la modélisation tridimensionnelle des éléments finis pour analyser ces problèmes géotechniques complexes à l’étape de la proposition et de la conception, ainsi que pour analyser de nouveau la performance des ouvrages en cours de construction.

La conception originale du client prévoyait l’application préalable d’un coulis protecteur à partir de la surface du sol sous les bâtiments et autour des tunnels, à plusieurs endroits le long du tracé. Il aurait cependant été presque impossible d’installer le nombre prévu de tubes d’injection de coulis verticaux/inclinés à partir du niveau de la rue dans une zone densément peuplée comptant de nombreuses tours d’habitation.

Golder a étudié la nécessité de l’application préalable de coulis et conclu qu’en raison des limites des méthodes d’évaluation initiales, les mesures de protection retenues étaient excessives. À l’aide de la modélisation tridimensionnelle des éléments finis, Golder a rigoureusement analysé l’interaction entre le sol et les fondations des bâtiments pour dépasser ces limites. L’analyse a montré que le tiers seulement des emplacements nécessitaient l’application de coulis de protection avant le début des travaux au tunnelier. Elle a également montré qu’en adoptant un contrôle strict des pressions de confinement des boues pour l’excavation des tunnels, il était possible de supprimer le reste des applications préalables de coulis et d’économiser ainsi beaucoup de temps et de matériel, en plus de réduire les émissions de dioxyde de carbone associées au carburant nécessaire à l’utilisation de la machinerie.

L’important avantage environnemental et social obtenu grâce à la suppression des travaux d’application de coulis a également réduit la perturbation de la circulation, qui aurait causé d’énormes émissions de carbone et aurait grandement incommodé le public pendant plusieurs mois. Selon les estimations, le programme de construction a en outre été raccourci de trois mois.

La construction de la West Island Line a débuté en 2009, et la ligne est devenue pleinement opérationnelle en mars 2015. Elle constitue un moyen de transport sécuritaire, fiable et écologique pour le district ouest de l’île de Hong Kong.

Golder comptait parmi les finalistes pour les Year in Infrastructure Awards de 2019, dans la catégorie de la géotechnique, pour son travail dans le cadre de ce projet.

LES SOLUTIONS NUMÉRIQUES DE GOLDER


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