Tunnel
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Construction

Les tunnels peuvent être creusés dans différents types de matériaux, depuis l'argile jusqu'aux roches les plus dures, et les techniques d'excavation dépendent de la nature du terrain.

Tranchée couverte

La construction d'une tranchée couverte est assez simple et peut s'appliquer aux tunnels peu profonds. Un fossé est excavé puis recouvert. Il peut être nécessaire de mettre en œuvre des procédés permettant d'assurer la stabilité des talus de l'excavation pendant les travaux : clouage des parois, murs ou parois provisoires (berlinoises, parisiennes, parois moulées, palplanches,...).

Les tunnels peu profonds sont souvent des tranchées couvertes, alors que les tunnels profonds sont excavés, souvent à l'aide de ce qu'on appelle un tunnelier (Un tunnelier est un engin permettant de percer des tunnels, comme par exemple le tunnel sous la Manche.). Pour les profondeurs intermédiaires, les deux méthodes peuvent être utilisées.

C'est la méthode de construction décrite par Diodore de Sicile (La Sicile (Sicilia en italien) est une région autonome d'Italie et la plus grande île de la Méditerranée. Son chef-lieu est la ville de Palerme. Le drapeau, la gorgone à trois jambes, représente...) pour réaliser le tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de...) de Babylone : la reine Sémiramis détourna le cours de l'Euphrate et réalisa le tunnel dans son lit avec des parois en briques revêtues d'asphalte ( Asphalte : matériau de construction Asphalte : film réalisé par Joe May en 1929 Asphalte : film réalisé par Hervé Bromberger en 1958 Asphalte :...), puis, une fois le tunnel terminé et remblayé, l'Euphrate fut rétabli dans son lit naturel.

Tunneliers

Les tunneliers sont des machines qui peuvent être utilisées pour automatiser le processus de percement du tunnel. Le premier tunnelier a été breveté en 1818 puis utilisé par Marc Isambart Brunel pour la construction du tunnel sous la Tamise (La Tamise (en anglais River Thames) est un fleuve traversant l'Angleterre méridionale et reliant Londres à la mer du Nord.).

Il existe une grande variété de tunneliers pouvant être utilisés dans des situations très diverses, allant depuis la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est...) dure jusqu'à la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...) aquifère molle. Il en existe certains qui sont pressurisés et qui peuvent donc être utilisés sous des nappes phréatiques. L'intérieur du tunnelier est pressurisé, pour compenser la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) exercée par l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) sur les parois de la machine. Par conséquent, les opérateurs travaillant dans le tunnelier sont soumis à des pression élevées, et doivent subir des cycles de décompression avant de pouvoir retourner à l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...) libre, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme les plongeurs.

Jusqu'à peu, le plus grand tunnelier jamais construit a été utilisé pour creuser le tunnel Groene Hart (tunnel du cœur vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M,...) en hollandais) sur un itinéraire ferroviaire aux Pays-Bas. Son diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...) était de 14,87 mètres. Il a été construit par le fabricant français NFM Technologies.

Actuellement, quatre grands tunneliers sont en activité : deux pour le percement du contournement autoroutier de Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le chef-lieu de la Communauté autonome de Madrid qui appartient à la province de Madrid. Elle...) et deux pour le tunnel Chong Ming à Shanghai (Shanghai (chinois : 上海 ; en pinyin shànghǎi prononciation ; shanghaïen : zanhe ; littéralement...). Ces machines font respectivement 15,2 m et 15,4 m de diamètre. Les deux tunneliers espagnols ont été construits par un consortium réunissant Mitsubishi, Dura Fuelgo et Herrenknecht, et le tunnelier chinois l'a été par Herrenknecht.

La nouvelle méthode autrichienne

La nouvelle méthode autrichienne (NMA, ou NATM en anglais) s'est développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) dans les années 1960. Elle trouve tout son intérêt dans les zones de roches friables. L'idée générale de cette méthode est d'utiliser la roche intacte située à quelques mètres du tunnel pour stabiliser celle qui se situe plus près de l'ouvrage. Pour ce faire, de longues tiges en aciers sont enfoncées dans la roche puis boulonnées.

Tunnels sous-marins

Il y a aussi plusieurs moyens de construire des tunnels sous-marins. La méthode la plus fréquemment utilisée consiste à construire un tube immergé. C'est ce qui a été fait dans le port de Sydney et pour les tunnels de Posey et de Webster qui relient les villes d'Oakland et d'Alameda.

Tunnels hélicoïdaux

Construits en spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) à l'intérieur de la montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et faisant...), ils permettent un dénivelé important sur une très courte distance apparente (la sortie se fait souvent à l'aplomb de l'entrée). Quelques exemples :

  • le tunnel de Saillens, entre Mérens-les-Vals et l'Hospitalet-près-l'Andorre, sur la ligne Toulouse - Latour-de-Carol (longueur 1752 m, dénivelé 66 m)
  • les quatre tunnels hélicoïdaux de la ligne de Tende (La ligne de Tende est une ligne de chemin de fer internationale à écartement standard et à voie unique qui franchit la crête des Alpes maritimes entre l'Italie et la France par un tunnel de plus de 8 km de long sous le col...), tous sur l'axe principal Coni - Vintimille : Berghe (longueur 1884 m, dénivelé 90 m), Rioro (longueur 1820 m, dénivelé 30 m), Cagnolina (longueur 1467 m, dénivelé ?), Rivoira à Vernante (longueur 1502 m, dénivelé ?)
  • le tunnel de Sayerce, à Urdos, sur la ligne Pau - Canfranc (longueur 1800 m, dénivelé 60 m)
  • le tunnel de La Boucle, à Moûtiers, sur la ligne de la Tarentaise (longueur 1400 m)
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