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Le nouveau tunnel de Huy

A. Dehaen, ingénieur en chef.

mercredi 29 décembre 2010, par rixke

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Dans un article paru dans cette revue en février 1968, nous avons expliqué pourquoi, en vue de l’électrification de la ligne Liège-Namur, il était nécessaire de construire un nouveau tunnel à double voie pour remplacer l’actuel tunnel de Huy à simple voie. L’histoire mouvementée de l’ancien tunnel y était rappelée, depuis sa construction à double voie en 1847 jusqu’à sa mise à simple voie en 1904. De ce récit, il apparaissait que le terrain dans lequel fut creusé ce tunnel est extrêmement dangereux, qu’il se met facilement en mouvement et qu’il exerce des poussées considérables sur les ouvrages.

Les travaux de construction du nouveau tunnel se présentaient donc a priori comme très difficiles par la nature du terrain, la proximité du tunnel en service, le peu de couverture des terres au-dessus de l’extrados, la présence d’habitations en surface et l’importance à donner à la section du tunnel.

Une étude approfondie de la structure et des propriétés des terrains rencontrés étant d’importance capitale dans de tels travaux, nous avons fait appel pour cette étude à M. De Beer, professeur à l’Université de Gand, spécialiste de renommée internationale en mécanique des sols.

 Nature des terrains.

Les forages de reconnaissance effectués ont montré que le terrain est principalement constitué de schiste silurien fortement fissuré, présentant de nombreux glissements, traversé de cassures remplies de roches altérées plus ou moins transformées en argile.

L’inclinaison générais des couches varie de 20 à 65° en direction du sud, donc presque perpendiculairement à l’axe du tunnel.

Pour déterminer les propriétés caractéristiques des roches rencontrées, de nombreux essais furent effectués soit en laboratoire, soit « in situ ». Parmi ces derniers, citons entre autres :

  • Des essais Lugeon pour mesurer la perméabilité des roches : celle-ci s’est révélée très faible ;
  • Des essais pressiométriques permettant de déterminer la déformation des roches en fonction de la pression exercée. Les valeurs obtenues du module pressiométrique sont en général faibles, parfois inférieures aux valeurs mesurées dans l’argile de Boom.

En laboratoire, les carottes extraites des forages furent soumises à divers essais pour déterminer les propriétés physiques et chimiques des échantillons et leur structure minéralogique. Signalons :

  • Des essais de compression sur prisme. Ceux-ci donnèrent pour les parties les plus saines des résistances très variables comprises entre 17 et 235 kg/cm2. Cette grande dispersion est due à l’orientation des fissures dans les échantillons ;
  • La mesure de la résistance de la roche sollicitée parallèlement à son plan de schistosité ;
  • Des essais de gonflement en présence d’eau et des essais diffractométriques aux rayons X. Les résultats obtenus permettaient de classer une partie des échantillons essayés parmi les roches gonflantes ou expansives. Ce genre de terrain est caractérisé par des pressions considérables sur les ouvrages ;
  • Des essais de désagrégation de la roche par immersion dans l’eau. Il était remarquable de voir des morceaux de carottes, qui à l’état sec semblaient sains et durs, se fragmenter rapidement en formant une boue noirâtre : cinq minutes suffisaient parfois pour que la désagrégation soit complète ;
  • Des analyses des eaux rencontrées au cours des forages ont montré que celles-ci étaient assez riches en sulfate et, par conséquent, agressives pour les bétons.

 Conclusions tirées de l'étude des terrains.

Le nouveau tunnel de Huy doit être construit dans un schiste fortement fissuré ayant subi des altérations plus ou moins profondes.

L’ensemble des terrains est bréchique, c’est-à-dire que la roche se casse aisément en menus débris. Le schiste rencontré se désagrège rapidement au contact de l’eau, il peut être classé parmi les roches fluantes, certaines zones pouvant être expansives.

Compte tenu des caractéristiques de cette roche et de l’épaisseur de la couverture des terrains au-dessus du tunnel (maximum 15 m), on pouvait déduire que celui-ci devait être calculé pour supporter des pressions verticales de 40 tonnes par m2 et des pressions horizontales considérables pouvant éventuellement être égales aux pressions verticales. A titre de comparaison, ces charges correspondent à celles exercées par une colonne d’eau de 40 m de hauteur ; elles sont plus de dix fois plus grandes que celles admises pour le calcul des ponts-rails.

 Données du problème.

Fig. 1 : 1. Axe du tunnel ; 2. Axe de l’entre-rails ; 3. Ballast ; 4. Matériaux perméables ; 5. Galeries de piédroits ; 6. Poutres HE 340 B (cintres) ; 7. Caniveau central ; 8. Injection de ciment entre la roche et les plaques de blindage ; 9. Gabarit au droit des voies en courbe ; 10. Plaques de blindage.
  • La section du pertuis découle évidemment du gabarit à respecter pour une double voie électrifiée (voir fig. n° 1).
  • Le tunnel doit être établi en courbe de 409 m de rayon. L’entre-distance des tunnels ancien et nouveau varie entre 4 m et 20 m, elle est minimale à la tête côté Liège (voir fig. 2).
  • Etant donné la nature du terrain et les pressions considérables à supporter, M. De Beer, se référant aux travaux de M. Terzaghi, spécialiste américain en mécanique des sols et en travaux de construction de tunnel, préconisait d’adopter pour le revêtement une forme complètement circulaire.
  • L’ouvrage doit être conçu et exécuté de manière à réduire au maximum les mouvements de terrain car, une fois ceux-ci amorcés, les poussées augmentent fortement.

La solution adoptée comprend

  • La construction de deux massifs de piédroits en béton (fig. 1, voir 5) ;
  • S’appuyant sur ces massifs, la pose de cintres métalliques circulaires tous les mètres (voir 6). Ces cintres sont constitués de poutrelles Grey de 34 cm de hauteur. Des tôles métalliques de blindage supportent les terres ; elles s’appuient sur les cintres ;
  • La pose de cintres métalliques de radier pour contre-buter les piédroits ;
  • L’enrobage des cintres dans un revêtement en béton de 75 cm d’épaisseur minimum ;
  • La construction d’un caniveau pour l’évacuation des eaux (voir 7) ;
  • Le remblayage jusqu’au niveau du ballast avec des matériaux perméables (voir 4).

Les travaux ont été adjugés à la firme Franki, de Liège, qui les a exécutés suivant la méthode de creusement et avec les moyens décrits ci-après.


Source : Le Rail, n° 155, juillet 1969