Comment sont construits les tunnels sous-marins ?


Au cas où vous auriez envie d’essayer.

Chaque jour, des milliers de personnes prennent le métro pour se rendre du nord au sud de Londres ou traversent la Manche par le tunnel sous la Manche, mais elles ne peuvent le faire que grâce à un élément très important : les tunnels sous-marins. Mais comment une telle prouesse technique est-elle réalisée ?

Les Tunneliers à bouclier

Les tunnels sous-marins ont laissé les gens perplexes jusqu’à ce que l’ingénieur franco-britannique Marc Isambard Brunel s’inspire de la nature en 1818. Après avoir observé comment les plaques de la carapace d’un taret lui permettaient de percer le bois, Brunel a repris ce principe et l’a transposé à plus grande échelle dans le tunnelier à bouclier.

En l’occurrence, il s’agissait d’un gigantesque boîtier rectangulaire en fonte dont les parois étaient percées d’ouvertures qui s’ouvraient une à une pour permettre aux mineurs de creuser la terre meuble qui se trouvait à l’extérieur. Le bouclier était ensuite poussé vers l’avant à l’aide de vérins à vis et le processus était répété, la « coque » protectrice du tunnel étant construite en briques dans la zone fraîchement creusée à l’arrière.

C’est ainsi que le tout premier tunnel sous-marin a été construit sous la Tamise à Londres, achevé en 1842. Les tunnels ultérieurs sous la Tamise ont amélioré cette méthode en pressurisant l’air devant le bouclier pour tenter d’empêcher les inondations pendant la construction.

Les boucliers de tunneliers sont toujours utilisés aujourd’hui, mais ils sont plutôt cylindriques et tendent à être fabriqués en acier, qui est également utilisé pour fabriquer les anneaux de soutien du tunnel. Les variantes modernes utilisent également des vérins hydrauliques pour faire avancer le bouclier, mais lorsqu’il n’est pas en mouvement, une porte permet d’accéder à la zone située devant le bouclier. Pour protéger les personnes qui y travaillent, les boucliers sont également dotés d’un capot de protection.

Tunneliers

Bien sûr, creuser dans la terre meuble est une chose, mais creuser dans la roche sous-marine en est une autre. C’est là que la technologie moderne a changé la donne, sous la forme de tunneliers (TBM), qui ont été utilisés pour la construction du tunnel sous la Manche.

Les tunneliers ont une fonction similaire à celle du bouclier tunnelier, mais dans ce cas, c’est une tête de coupe mécanique rotative, plutôt que la force humaine, qui est utilisée pour creuser la roche à l’avant. Pour ce faire, elle exerce une contrainte sur la roche, ce qui provoque sa rupture. Et plutôt que de devoir transporter les débris, la roche fracturée est ramenée sur un tapis roulant.

Au total, 11 TMB ont été utilisés pour creuser les trois tunnels de 56,3 km de long (oui, il y en a plus d’un) qui, dans leur partie immergée, se trouvent à 45 mètres sous le fond de la mer.

Tunnels à tubes immergés

Avec les méthodes précédentes, les parois du tunnel sont construites au fur et à mesure du creusement, mais ce n’est pas la seule façon de procéder. Il existe également le tunnel à tube immergé, une technique développée par l’ingénieur américain W.J. Wilgus.

Cette méthode consiste à construire le tunnel ailleurs, en créant de multiples segments préfabriqués, tandis qu’une tranchée est creusée dans la rivière ou le fond marin à l’endroit où le tunnel est destiné à être construit. Les segments sont ensuite transportés par flottage jusqu’à la zone et coulés en place, après quoi l’eau est vidée et des matériaux d’excavation sont placés sur le tunnel pour l’enterrer et restaurer le lit.

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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche


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