Les puits sont essentiels dans la construction et l’exploitation de tunnels de tous les genres et doivent offrir une résistance équilibrée aux pressions du terrain, de l’eau et des roches.


Secteurs

  • Tunnels
  • Tunnels de transport
  • Tunnels pour les eaux et les eaux usées
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Service

  • Tunnels en tranchée couverte
  • Creusage de tunnels en sols meubles
  • Tunnellisation dans la roche
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Les puits sont essentiels dans la construction et l’exploitation de tunnels, car ils permettent d’y accéder depuis la surface. Ils sont utilisés pour tous les types de tunnels, que ce soit pour accéder aux transports publics ou au transport ferroviaire.

Ils servent de puits de descente pour les tunnels d’eaux usées et de puits centraux et de retour d’air pour les tunnels d’alimentation en eau. Ils servent également de structures d’arrivée et de sortie pour contrôler le débit des tunnels et barrages. Les puits fournissent de plus la ventilation des tunnels d’autoroutes, de réseaux de transport en commun et de tunnels ferroviaires.

Les puits sont généralement fabriqués en sections circulaires ou elliptiques pour des objectifs d’efficacité structurelle. Des conceptions géométriques plus complexes peuvent cependant être appliquées pour des puits spéciaux. Les puits sont conçus pour résister aux différentes pressions latérales, à la fois pendant leur construction et leur durée d’utilisation. Ces sources de pression peuvent venir de l’eau, du sol et des roches.

Équilibre entre les pressions du sol, de l’eau et des roches

La pression de l’eau venant des nappes phréatiques libres varie généralement de façon linéaire avec la profondeur. Cette règle ne s’applique cependant pas aux puits qui traversent des nappes aquifères. De même, les pressions du sol sont censées varier de façon linéaire avec la profondeur, mais pour les puits profonds dans le terrain, on tient pour acquis que la pression sera moins forte. Lors de la conception des puits, le niveau de pression venant des roches est établi sur la base de la composition de la structure rocheuse.

Les pressions venant du sol et de l’eau sont la plupart du temps uniformes tout autour du périmètre du puits, alors que les pressions venant de la roche peuvent être inégales. L’uniformité de la pression de la terre et de l’eau entraîne des forces de compression égales sur les parois du puits. Les différentes quantités de roches autour du périmètre du puits entraînent pour leur part des moments de flexion dans les parois du puits. Des moments secondaires reliés aux excentricités de charge peuvent parfois se produire dans des puits construits dans la terre.

Pendant leur construction, les puits creusés dans la roche sont soutenus par des mesures de renforcement rocheux et des protections des surfaces avec du treillis soudé ou de béton projeté. Ces soutiens durant la construction ne sont pas nécessairement destinés à être permanents. Par contre, si le renforcement installé est doté d’une double protection à la corrosion, il peut alors être considéré comme permanent et la paroi du puits peut alors être munie d’une seule protection contre la pression de l’eau. Il faut savoir qu’un renforcement avec double protection à la corrosion retarde l’avancement de l’excavation et peut faire augmenter le coût total de la construction.

Construction de puits

Les puits sont généralement creusés depuis la surface, en utilisant des méthodes traditionnelles de fonçage de puits. Lors de creusage de tunnels dans la roche, les puits qui ne servent pas d’accès principaux dans la construction peuvent être creusés par forage ascendant. Cette opération consiste à forer un trou de petit diamètre depuis la surface jusqu’à la profondeur du puits. Ce trou servira de guide pour ensuite excaver le puits à sa dimension finale avec une tête d’alésage.

Différentes méthodes peuvent être utilisées pour soutenir les puits creusés dans le sol pendant leur construction. Certains systèmes de soutien sont installés depuis la surface du sol avant le début de l’excavation. D’autres sont installés pendant l’excavation.

Soutien pendant la construction du puits

Certaines méthodes de soutien sont utilisées depuis la surface du sol avant le début de l’excavation, dont les palplanches métalliques, les murs écrans, l’injection de coulis de ciment, l’installation de pieux sécants et la congélation du sol. D’autres procédés de revêtements de soutien par segments peuvent être employés pendant l’excavation, dont des plaques de chemisage en acier, des segments de fonte ductile et de béton prémoulé.

Il existe également un type hybride de soutien à l’excavation : les étais verticaux utilisés en conjonction avec le blindage. Lorsqu’on applique cette solution, les étais verticaux sont installés avant le début de l’excavation et le blindage de bois ou de béton est mis en place pendant le creusage. En cas d’utilisation de revêtements segmentés, d’étais verticaux et de construction de blindages, le drainage ou l’assèchement du sol est souvent requis.

Dans certains puits, des segments de fonte ductile et de béton prémoulé peuvent être utilisés comme revêtements de finition. Lorsque d’autres méthodes de soutien à l’excavation sont utilisées, un revêtement final de béton moulé en place est généralement requis. Dans d’autres cas, on peut choisir le béton projeté au lieu du béton moulé en place comme revêtement final.

WSP en action

À Washington (DC), WSP a participé à la conception et la construction du tunnel First Street, un tunnel de stockage d’eaux pluviales destiné à prévenir les inondations. La construction s’inscrivait dans le cadre du projet Clear Rivers du District de Columbia. En cas d’orages, le FST pourra stocker jusqu’à 8 millions de gallons de débordements d’égouts unitaires dans ses 2 800 pieds de tunnel et ses quatre puits. Il fonctionnera avec une station de pompage, située sur l’avenue Rhode Island, pour pomper l’eau pluviale vers un égout pluvial peu profond une fois l’orage passé. Le projet comprend une station centrale de congélation pour assurer dans un premier temps le soutien à l’excavation de puits, des galeries d’accès et d’autres galeries d’accès aux points de connexion des tunnels. Une tranchée de service a été construite le long d’une ruelle pour fournir l’approvisionnement en saumure aux trois sites satellites.