Un portique de levage personnalisé facilite le retrait du tunnelier

En montée : une section du tunnelier est extraite d'un puits de ventilation. Photo : Mammoet

Il est préférable de travailler au niveau du sol plutôt qu'en hauteur, et il en va de même pour les travaux souterrains. Le démontage de gros engins souterrains est plus facile et plus sûr si vous pouvez le faire au niveau du sol.

La demande de tunnels de plus grand diamètre implique que les tunneliers utilisés pour les creuser sont également beaucoup plus imposants. De ce fait, ils sont plus difficiles à extraire une fois leur travail terminé.

Les extraire du sol peut être un défi de taille, en particulier dans les zones urbaines construites, selon Mammoet, spécialiste mondial du transport et du levage de charges lourdes.

Mammoet a relevé ce défi lors d'un travail visant à retirer des tunneliers fabriqués par Herrenknecht après avoir terminé l'excavation de tunnels pour le projet de construction ferroviaire à grande vitesse 2 (HS2) du Royaume-Uni entre Birmingham et Londres.

Quatre tunneliers devaient être retirés dans la banlieue londonienne. En collaboration avec l'entreprise de construction Skanska Costain Strabag Joint Venture (SCSJV) et Herrenknecht, Mammoet a mis au point une solution de portique sur mesure pour accélérer et sécuriser les travaux.

L'une des têtes de tunnelier est descendue sur les selles du SPMT avant d'être transportée vers une autre zone du chantier pour un démontage ultérieur. Photo : Mammoet

Avantages temporels

Le retrait du tunnelier en une seule pièce a présenté plusieurs avantages. Il a permis de gagner du temps et de réduire les risques, car les travaux de démontage souterrains étaient moins importants. Des sections du tunnelier ont été retirées en une journée au lieu de plusieurs semaines auparavant.

Les quatre tunneliers ont creusé le tronçon de 14 km du tunnel de Northolt. Deux tunneliers ont été déployés dans chaque sens, creusant deux tunnels de chaque côté. Ils se sont rejoints au milieu, au niveau du site de ventilation de Green Park Way, où se trouvent deux puits verticaux, à 35 mètres au-dessus des galeries du tunnel.

Mammoet prévoyait de retirer les plus gros composants – la tête de coupe avec les boucliers avant et central – en une seule opération. Ainsi, il n'était pas nécessaire de les démonter avant le levage.

Le chantier se trouvait dans une ville animée, à proximité de deux lignes ferroviaires déjà en service, et d'autres travaux de génie civil étaient en cours à proximité. « Différentes approches ont été envisagées dès le départ », explique Darren Watson, directeur commercial de Mammoet.

« Une option envisageait de séparer et de démonter les tunneliers dans le puits, puis d'extraire leurs composants à l'aide d'une grue. Cependant, cela aurait impliqué des ouvriers travaillant en profondeur dans un espace très encombré, avec des problèmes de ventilation à résoudre, et une grande grue occupant une partie importante de la zone située au-dessus, interférant avec les autres travaux sur le chantier », a poursuivi Watson.

Sections complètes

C'est le système de portique spécialement conçu et construit qui a permis de remonter les sections en un seul morceau avant de les charger sur un transporteur modulaire automoteur (SPMT) pour le démontage et le retrait du site.

Le système de portique a nécessité un temps et des efforts considérables. La conception a débuté neuf mois avant l'exécution. Une fois approuvé, le projet est passé à une phase d'ingénierie détaillée de cinq mois. Le portique a ensuite été construit sur site pendant un mois.

Les systèmes de portiques peuvent être assemblés selon une multitude de combinaisons, généralement à partir de composants standards et personnalisés. Dans cette application, ils ont été assemblés selon une nouvelle configuration avec l'ajout de pièces usinées pour permettre une capacité de levage de 900 tonnes.

Un système de glissement hydraulique soutenait le portique, permettant des mouvements d'avant en arrière pour le positionner au-dessus des ouvertures des deux puits de ventilation. Une poutre d'équilibrage dotée d'un pivot permettait de centraliser l'ensemble. Les éléments soulevés pouvaient ensuite être pivotés.

« Normalement, s'il s'agissait d'un autre équipement, il faudrait y fixer un autre système et exercer une force externe sur la charge pour la faire tourner. Cela nécessiterait beaucoup de manipulations manuelles. Nous avons créé un système télécommandable pour une utilisation simplifiée », explique Sam Ellwood, ingénieur principal chez Mammoet.

Cela nous a évité d'utiliser des câbles et des treuils, et de devoir nous approcher de la charge pour y attacher des objets. Notre solution nous a permis de rester autonomes, tout en maintenant l'isolement. L'opération a ainsi été plus sûre.

Restrictions ferroviaires

Les sections les plus importantes des tunneliers ont pu être extraites plus rapidement grâce au système de portique sur mesure, puis démontées au ras du sol. Photo : Mammoet

Pouvoir déplacer la charge de cette manière était essentiel pour la sortir de l'un des puits de ventilation, car une partie de celui-ci se trouvait sous la voie ferrée voisine. De plus, la nouvelle ligne HS2 est parallèle à cette voie, mais le système de débardage ne le permettait pas. Il a donc fallu légèrement tourner la charge à sa sortie du trou pour l'orienter dans la bonne direction pour le débardage.

Une fois les éléments du tunnelier soulevés du sol, le portique de levage a été repositionné sur 32 lignes d'essieux de SPMT, réparties sur deux colonnes situées entre les pistes de glissement. Les sections du tunnelier ont été transportées dans un berceau en acier jusqu'à une zone de démontage sur le site. Elles ont été descendues au sol à l'aide d'un vérin grimpeur, puis démontées. Cette méthode a permis de réduire les travaux en hauteur lors du retrait des vérins hydrauliques, des moteurs d'entraînement, etc., depuis l'intérieur.

Richard Dexter, directeur général de Herrenknecht International, a commenté le projet : « Les équipes de deux et, plus généralement, de quatre sites ont dû monter et mettre en service le système au début de l'année, puis, plusieurs mois plus tard, coordonner le levage dans des fenêtres de douze heures pendant les occupations ferroviaires du week-end.

L'ensemble des travaux a nécessité quatre opérations de levage et de transport 24 heures sur 24. Celles-ci ont nécessité quatre semaines de préparation, deux mois de montage et de démontage et huit mois d'intense ingénierie, de conception, de planification, d'analyse structurelle, de tests de matériaux et de soudure, ainsi que des actions de mobilisation des biens et de la communauté.

En résumé, Dexter a déclaré : « Cela a été l’une des démonstrations en temps réel les plus fluides de relations développées au fil de nombreuses années, mises en jeu pour résoudre un défi considérable.

« Ensemble, toutes les équipes ont permis un gain de temps considérable pour le projet, grâce à un accès anticipé aux tâches suivantes de plusieurs mois dans chacun des quatre tunnels. »