Mise en place de canalisation par microtunnelage : interaction en frottement sol - canalisation
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The congestion and increasing sensitivity of urban environment to high perturbation leads trenchless technology development intended to reduce working areas and nuisance of the pipeline laying sites. In the micro tunneling technology, the pipes are pushed by jacks, departing from a pit, following micro tunneling machine which ensures soil excavation and slurrying operation. The jacking force is an important parameter linked to this technique, since it affects the jacking length and pipe design. The critical loads appear generally during construction. The aim of this work is to appropriately foresee the friction-interaction between soil and jacked pipe on simulated models in a calibration chamber in order to put in evidence geometrical and geotechnical influence parameters on pipe behavior in course of jacking operation. The first part of this work presents the principal micro tunneling operations, that is: • Operation methods of micro tunneling machines • Installation methods of final pipes • Characteristics of final pipes and pits The second part (bibliographical analysis) shows assessment methods of the thrust force and similarity laws for this type test. The third part describes experimental study realized in the laboratory with a calibration chamber for pipe jacking, that is: • Sand density effect round about pipes • Pipe diameter effect • Pipe joint effect • Overcut effect • Overload effect The result analysis allows to suggest an elastic behavior model for jacked pipes, which is compared with the Frank-Zhao model (1982) for soil reinforcement technology. The fourth part proposed a thrust force estimation model based on other existing models, in-situ data and laboratory results.
Abstract FR:
L'encombrement et la sensibilité croissante du milieu urbain à toute perturbation a conduit au développement des techniques sans tranchée, destinées à réduire l'emprise et les nuisances des chantiers de pose de canalisation. Dans la technique du micro-tunnelage, la canalisation est poussée par vérinage à partir d'un puits, à la suite d'un micro-tunnelier assurant l'excavation du sol et son marinage. L'effort de vérinage est l'un des paramètres les plus importants liés à cette technique, puisqu'il conditionne la longueur des tronçons pouvant être réalisés, de même que le dimensionnement des tuyaux. Les charges critiques apparaissent généralement pendant la réalisation. Ce travail a pour objectif d'étudier expérimentalement l'interaction en frottement entre le sol et les tuyaux poussés sur des modèles réduits dans une chambre de calibration, afin de pouvoir mettre en évidence l'incidence des divers paramètres géométriques et géotechniques sur le comportement des tuyaux en cours de fonçage. La première partie du mémoire, essentiellement bibliographique, a permis de présenter les principes de mise en œuvre des micro-tunnels. La deuxième partie également bibliographique présente les différentes méthodes d'évaluation de la force de fonçage des tuyaux, ainsi que les lois de similitude propres à ce type d'essais. La troisième partie présente l'étude expérimentale réalisée au laboratoire avec une chambre de calibration de grandes dimensions permettant le poussage de tuyaux en milieu pulvérulent. Le programme expérimental s'appuie d'une part sur la première série d'essais essentiellement destinée au test et à la mise au point de l'appareillage et des procédures expérimentales, et d'autre part sur les trois autres séries d'essais devant mettre en évidence l'influence des paramètres suivants sur le comportement des tuyaux foncés : • Effet de la densité du sable • Effet du diamètre des tuyaux • Effet de l'articulation des tuyaux • Effet de la surcoupe • Effet de la surcharge par le matelas gonflable L'analyse des résultats permet de proposer un modèle de comportement élastique du tuyau et de prévision du frottement sol-tuyaux, qui est comparé avec le modèle de Frank-Zhao (1982) utilisé dans des techniques de renforcement des sols. La quatrième partie présente un modèle d'évaluation de l'effort de frottement au contact sol-tuyau qui s'appuie sur les modèles existants, sur des mesures réalisées in situ et sur des résultats obtenus dans la chambre de calibration.