Tunnel - Tunnel

Tunnel à Fort de Mutzig , France
Entrée décorée d'un tunnel routier à Guanajuato , Mexique
Tunnel utilitaire pour tuyaux de chauffage entre Rigshospitalet et Amagerværket à Copenhague , Danemark
Tunnel sur le métro de Taipei à Taïwan
Portail sud du tunnel du canal Chirk de 421 m de long (1 381 pi)

Un tunnel est un passage souterrain, creusé dans le sol/la terre/la roche environnant et fermé à l'exception de l'entrée et de la sortie, généralement à chaque extrémité. Un pipeline n'est pas un tunnel, bien que certains tunnels récents aient utilisé des techniques de construction de tubes immergés plutôt que des méthodes traditionnelles de forage de tunnels.

Un tunnel peut être destiné à la circulation piétonnière ou routière , au trafic ferroviaire ou à un canal . Les parties centrales d'un réseau de transport en commun rapide se trouvent généralement dans le tunnel. Certains tunnels sont utilisés comme égouts ou aqueducs pour l'alimentation en eau de consommation ou pour les centrales hydroélectriques . Les tunnels de services publics sont utilisés pour acheminer la vapeur, l'eau glacée, les câbles d'alimentation électrique ou de télécommunication, ainsi que pour relier les bâtiments pour faciliter le passage des personnes et des équipements.

Les tunnels secrets sont construits à des fins militaires ou par des civils pour la contrebande d' armes , de contrebande ou de personnes . Des tunnels spéciaux, tels que des passages pour la faune , sont construits pour permettre à la faune de traverser les barrières artificielles en toute sécurité. Les tunnels peuvent être connectés ensemble dans des réseaux de tunnels .

Terminologie

Une entrée du tunnel de Rantaväylä dans la partie nord de Tampere , Pirkanmaa , Finlande

Un tunnel est relativement long et étroit ; la longueur est souvent beaucoup plus grande que le double du diamètre , bien que des excavations plus courtes similaires puissent être construites, telles que des passages transversaux entre les tunnels.

La définition de ce qui constitue un tunnel peut varier considérablement d'une source à l'autre. Par exemple, la définition d'un tunnel routier au Royaume-Uni est définie comme "une structure routière souterraine fermée sur une longueur de 150 mètres (490 pieds) ou plus". Aux États-Unis, la définition NFPA d'un tunnel est « une structure souterraine d'une longueur de conception supérieure à 23 m (75 pi) et d'un diamètre supérieur à 1 800 millimètres (5,9 pi) ».

Au Royaume-Uni, un tunnel pour piétons, cyclistes ou animaux sous une route ou une voie ferrée s'appelle un métro , tandis qu'un système ferroviaire souterrain est nommé différemment dans différentes villes, le " Underground " ou le " Tube " à Londres , le " Subway " en Glasgow , et le " Metro " à Newcastle . L'endroit où une route, une voie ferrée, un canal ou un cours d'eau passe sous un sentier, une piste cyclable ou une autre route ou voie ferrée est le plus souvent appelé un pont ou, s'il passe sous un canal, un aqueduc . Lorsqu'il est important de souligner qu'il passe en dessous, on peut l'appeler un passage souterrain , bien que le terme officiel lorsqu'on passe sous une voie ferrée soit un passage souterrain . Un passage inférieur plus long contenant une route, un canal ou une voie ferrée est normalement appelé "tunnel", qu'il passe ou non sous un autre élément d'infrastructure. Un passage souterrain de n'importe quelle longueur sous une rivière est aussi généralement appelé un "tunnel", quel que soit le mode de transport auquel il est destiné.

Aux États-Unis, le terme « métro » désigne un système de transport en commun rapide souterrain, et le terme passage souterrain pour piétons est utilisé pour un passage sous une barrière. Les quais des gares ferroviaires peuvent être reliés par des tunnels piétonniers ou des passerelles .

Histoire

Tunnel de la rue Joralemon sur carte postale de 1913, faisant partie du système de métro de la ville de New York

Une grande partie de la première technologie de creusement de tunnels est issue de l' ingénierie minière et militaire . L' étymologie des termes « exploitation minière » (pour l'extraction de minerais ou pour les attaques de siège ), « génie militaire » et « génie civil » révèle ces liens historiques profonds.

Antiquité et haut Moyen Âge

Les prédécesseurs des tunnels modernes étaient des galeries pour transporter l'eau pour l' irrigation ou la boisson, et l' assainissement . Les premiers Qanats sont connus avant 2000 av.

Le tunnel d'Eupalinos est un aqueduc tunnel de 1 036 m de long traversant le mont Kastro à Samos , en Grèce , construit au 6ème siècle avant JC pour servir d' aqueduc . C'est le deuxième tunnel connu à avoir été excavé des deux côtés, après le tunnel de Siloé dans le quartier de Silwan à Jérusalem- Est .

En Éthiopie , le tunnel piéton de Siqurto , taillé à la main au Moyen Âge, traverse une crête montagneuse.

Étude et conception géotechniques

Un grand projet de tunnel doit commencer par une étude approfondie des conditions du sol en collectant des échantillons de forages et par d'autres techniques géophysiques. Un choix éclairé peut alors être fait des machines et des méthodes d'excavation et de soutènement du sol, ce qui réduira le risque de rencontrer des conditions de sol imprévues. Lors de la planification de l'itinéraire, les alignements horizontaux et verticaux peuvent être sélectionnés pour utiliser les meilleures conditions de sol et d'eau. Il est de pratique courante de localiser un tunnel plus profondément que ce qui serait autrement nécessaire, afin de creuser à travers la roche solide ou d'autres matériaux plus faciles à soutenir pendant la construction.

Les études documentaires classiques et les études de site préliminaires peuvent fournir des informations insuffisantes pour évaluer des facteurs tels que la nature en blocs des roches, l'emplacement exact des zones de failles ou les temps d'élévation d'un sol plus meuble. Cela peut être une préoccupation particulière dans les tunnels de grand diamètre. Pour donner plus d'informations, un tunnel pilote (ou "tunnel dérivant") peut être creusé en amont de l'excavation principale. Ce tunnel plus petit est moins susceptible de s'effondrer de manière catastrophique si des conditions inattendues sont rencontrées, et il peut être incorporé dans le tunnel final ou utilisé comme passage de secours ou d'évacuation d'urgence. Alternativement, des trous de forage horizontaux peuvent parfois être forés en avant du front de taille du tunnel.

Autres facteurs géotechniques clés :

  • Le temps de maintien est la durée pendant laquelle une cavité nouvellement excavée peut se soutenir sans aucune structure ajoutée. Connaître ce paramètre permet aux ingénieurs de déterminer jusqu'où une excavation peut aller avant qu'un support ne soit nécessaire, ce qui à son tour affecte la vitesse, l'efficacité et le coût de la construction. Généralement, certaines configurations de roche et d'argile auront le plus grand temps de repos, tandis que le sable et les sols fins auront un temps de repos beaucoup plus faible.
  • Le contrôle des eaux souterraines est très important dans la construction de tunnels. Une fuite d'eau dans un tunnel ou un puits vertical réduira considérablement le temps d'arrêt, rendant l'excavation instable et risquant de s'effondrer. Le moyen le plus courant de contrôler les eaux souterraines consiste à installer des tuyaux d'assèchement dans le sol et à simplement pomper l'eau. Une technologie très efficace mais coûteuse est la congélation du sol , utilisant des tuyaux qui sont insérés dans le sol entourant l'excavation, qui sont ensuite refroidis avec des fluides réfrigérants spéciaux. Cela gèle le sol autour de chaque tuyau jusqu'à ce que tout l'espace soit entouré de sol gelé, empêchant l'eau d'entrer jusqu'à ce qu'une structure permanente puisse être construite.
  • La forme de la section transversale du tunnel est également très importante pour déterminer le temps de repos. Si l'excavation d'un tunnel est plus large que haute, elle aura plus de mal à se soutenir, ce qui diminuera son temps d'arrêt. Une excavation carrée ou rectangulaire est plus difficile à rendre autoportante, en raison d'une concentration de contraintes aux angles.

Choix de tunnels versus ponts

Le Harbour Tunnel à Baltimore , qui porte la I-895 , sert d'exemple de tunnel de traversée d'eau construit à la place d'un pont.

Pour les traversées de cours d'eau, un tunnel est généralement plus coûteux à construire qu'un pont. Cependant, des considérations de navigation peuvent limiter l'utilisation de ponts hauts ou de travées de pont - levis croisant les canaux de navigation, ce qui nécessite un tunnel.

Les ponts nécessitent généralement une plus grande empreinte sur chaque rive que les tunnels. Dans les zones où l'immobilier est cher, comme Manhattan et Hong Kong urbain , c'est un facteur fort en faveur d'un tunnel. Le projet Big Dig de Boston a remplacé les routes surélevées par un système de tunnels pour augmenter la capacité de circulation, masquer la circulation, récupérer des terres, redécorer et réunir la ville avec le front de mer.

Le tunnel Queensway de 1934 sous la rivière Mersey à Liverpool a été choisi sur un pont massivement haut pour des raisons de défense ; on craignait qu'un avion ne détruise un pont en temps de guerre. Les coûts d'entretien d'un pont massif pour permettre aux plus gros navires du monde de naviguer étaient considérés comme plus élevés que pour un tunnel. Des conclusions similaires ont été tirées pour le tunnel Kingsway de 1971 sous la Mersey. À Hampton Roads, en Virginie , les tunnels ont été choisis plutôt que les ponts pour des considérations stratégiques ; en cas d'avarie, des ponts pourraient empêcher les navires de l' US Navy de quitter la base navale de Norfolk .

Les tunnels de traversée d'eau construits à la place des ponts comprennent le Holland Tunnel et le Lincoln Tunnel entre le New Jersey et Manhattan à New York ; le tunnel Queens-Midtown entre Manhattan et le quartier du Queens à Long Island ; le tunnel Detroit-Windsor entre le Michigan et l' Ontario ; et les tunnels de la rivière Elizabeth entre Norfolk et Portsmouth, Virginie ; le tunnel Queensway de la route River Mersey de 1934 ; le tunnel de l'Escaut occidental , Zélande, Pays-Bas ; et le tunnel North Shore Connector à Pittsburgh, en Pennsylvanie .

D'autres raisons de choisir un tunnel au lieu d'un pont comprennent le fait d'éviter les difficultés liées aux marées, aux conditions météorologiques et à la navigation pendant la construction (comme dans le tunnel sous la Manche de 51,5 kilomètres ou 32,0 milles ), des raisons esthétiques (préserver la vue aérienne, le paysage et paysage), et aussi pour des raisons de capacité de poids (il peut être plus faisable de construire un tunnel qu'un pont suffisamment solide).

Certaines traversées d'eau sont un mélange de ponts et de tunnels, comme la liaison Danemark-Suède et le pont-tunnel de la baie de Chesapeake en Virginie .

Les tunnels présentent des dangers particuliers, notamment les incendies de véhicules lorsque les gaz de combustion peuvent asphyxier les utilisateurs, comme cela s'est produit au tunnel routier du Saint - Gothard en Suisse en 2001. L'une des pires catastrophes ferroviaires de tous les temps, la catastrophe ferroviaire de Balvano , a été causée par un train qui cale dans le tunnel Armi en Italie en 1944, tuant 426 passagers. Les concepteurs tentent de réduire ces risques en installant des systèmes de ventilation d'urgence ou des tunnels d'évacuation d'urgence isolés parallèles au passage principal.

Planification du projet et estimation des coûts

Des fonds publics sont souvent nécessaires pour la création de tunnels. Lorsqu'un tunnel est planifié ou construit, l'économie et la politique jouent un rôle important dans le processus de prise de décision. Les ingénieurs civils utilisent généralement des techniques de gestion de projet pour développer une structure majeure. Comprendre le temps que le projet nécessite, ainsi que la quantité de main-d'œuvre et de matériaux nécessaires est une partie cruciale de la planification du projet. La durée du projet doit être identifiée à l'aide d'une structure de répartition du travail (WBS) et d' une méthode du chemin critique (CPM). En outre, le terrain nécessaire à l'excavation et à la construction, ainsi que la machinerie appropriée doivent être sélectionnés. Les grands projets d'infrastructure nécessitent des millions, voire des milliards de dollars, impliquant un financement à long terme, généralement via l'émission d' obligations .

Les coûts et bénéfices d'une infrastructure telle qu'un tunnel doivent être identifiés. Des conflits politiques peuvent survenir, comme en 2005 lorsque la Chambre des représentants des États-Unis a approuvé une subvention fédérale de 100 millions de dollars pour construire un tunnel sous le port de New York. Cependant, l' Autorité portuaire de New York et du New Jersey n'était pas au courant de ce projet de loi et n'avait pas demandé de subvention pour un tel projet. L'augmentation des impôts pour financer un grand projet peut provoquer une opposition.

Construction

Les tunnels sont creusés dans des types de matériaux allant de l'argile molle à la roche dure. La méthode de construction du tunnel dépend de facteurs tels que les conditions du sol, les conditions des eaux souterraines, la longueur et le diamètre du tunnel d'entraînement, la profondeur du tunnel, la logistique de soutien de l'excavation du tunnel, l'utilisation finale et la forme du tunnel et une gestion appropriée des risques.

Il existe trois types de base de construction de tunnels d'usage courant. Les tunnels en tranchée couverte sont construits dans une tranchée peu profonde puis recouverts. Les tunnels forés sont construits in situ, sans enlever le sol au-dessus. Enfin, un tube peut être enfoncé dans un plan d'eau, ce qu'on appelle un tunnel immergé.

Couper et couvrir

Construction en tranchée couverte du métro de Paris en France

La coupe-et-couverture est une méthode de construction simple pour les tunnels peu profonds où une tranchée est creusée et recouverte d'un système de support aérien suffisamment solide pour supporter la charge de ce qui doit être construit au-dessus du tunnel. Deux formes de base de creusement de tunnels en tranchée couverte sont disponibles :

  • Méthode ascendante : Une tranchée est creusée, avec un soutènement au besoin, et le tunnel y est construit. Le tunnel peut être en béton coulé sur place, en béton préfabriqué, en arcs préfabriqués ou en arcs en acier ondulé ; au début, la maçonnerie était utilisée. La tranchée est ensuite soigneusement remblayée et la surface est rétablie.
  • Méthode descendante : Les murs de soutènement latéraux et les poutres de couronnement sont construits à partir du niveau du sol par des méthodes telles que les murs en boue ou les pieux forés contigus. Seule une excavation peu profonde est nécessaire pour construire le toit du tunnel à l'aide de poutres préfabriquées ou de béton coulé sur place reposant sur les murs. La surface est alors rétablie à l'exception des ouvertures d'accès. Cela permet une remise en état rapide des routes, des services et d'autres éléments de surface. L'excavation a ensuite lieu sous le toit permanent du tunnel et la dalle de base est construite.

Les tunnels peu profonds sont souvent du type à tranchée couverte (s'ils sont sous l'eau, du type à tube immergé), tandis que les tunnels profonds sont creusés, souvent à l'aide d'un bouclier de tunnel . Pour les niveaux intermédiaires, les deux méthodes sont possibles.

Les grandes boîtes coupées et recouvertes sont souvent utilisées pour les stations de métro souterraines , telles que la station de métro Canary Wharf à Londres. Cette forme de construction a généralement deux niveaux, ce qui permet des aménagements économiques pour la billetterie, les quais de gare, l'accès des passagers et les sorties d'urgence, la ventilation et le contrôle des fumées, les salles du personnel et les salles d'équipement. L'intérieur de la gare de Canary Wharf a été comparé à une cathédrale souterraine, en raison de la taille de l'excavation. Cela contraste avec de nombreuses stations traditionnelles du métro de Londres , où des tunnels forés étaient utilisés pour les stations et l'accès des passagers. Néanmoins, les parties originales du réseau du métro de Londres, les chemins de fer métropolitains et de district, ont été construites à l'aide de tranchées couvertes. Ces lignes étaient antérieures à la traction électrique et la proximité de la surface était utile pour ventiler les inévitables fumées et vapeurs.

Un inconvénient majeur de la coupe et de la couverture est la perturbation généralisée générée au niveau de la surface pendant la construction. Ceci, et la disponibilité de la traction électrique, ont entraîné le passage du métro de Londres à des tunnels forés à un niveau plus profond vers la fin du 19ème siècle.

Aléseuses

Un ouvrier est éclipsé par le tunnelier utilisé pour creuser le tunnel de base du Saint - Gothard ( Suisse ), le plus long tunnel ferroviaire du monde.

Les tunneliers (TBM) et les systèmes de secours associés sont utilisés pour automatiser fortement l'ensemble du processus de creusement, réduisant ainsi les coûts de creusement. Dans certaines applications à prédominance urbaine, le creusement de tunnels est considéré comme une alternative rapide et économique à la pose de rails et de routes de surface. L' achat forcé coûteux de bâtiments et de terrains, avec des enquêtes de planification potentiellement longues, est éliminé. Les inconvénients des tunneliers découlent de leur taille généralement importante - la difficulté de transporter le grand tunnelier jusqu'au site de construction du tunnel, ou (alternativement) le coût élevé de l'assemblage du tunnelier sur place, souvent dans les limites du tunnel en cours de construction.

Il existe une variété de conceptions de tunneliers qui peuvent fonctionner dans une variété de conditions, de la roche dure aux sols aquifères doux. Certains types de tunneliers, la boue de bentonite et les machines d'équilibrage de pression de terre ont des compartiments pressurisés à l'avant, leur permettant d'être utilisés dans des conditions difficiles en dessous de la nappe phréatique . Cela pressurise le sol devant la tête de coupe TBM pour équilibrer la pression de l'eau. Les opérateurs travaillent à pression d'air normale derrière le compartiment pressurisé, mais peuvent occasionnellement avoir à entrer dans ce compartiment pour renouveler ou réparer les couteaux. Cela nécessite des précautions particulières, telles que le traitement local du sol ou l'arrêt du tunnelier à un endroit exempt d'eau. Malgré ces difficultés, les tunneliers sont désormais préférés à l'ancienne méthode de creusement de tunnels en air comprimé, avec un sas/chambre de décompression en retrait du tunnelier, qui obligeait les opérateurs à travailler en haute pression et à passer par des procédures de décompression à la fin de leurs quarts de travail. , un peu comme les plongeurs sous-marins .

En février 2010, Aker Wirth a livré un tunnelier à la Suisse, pour l'extension des centrales électriques de Linth-Limmern situées au sud de Linthal dans le canton de Glaris . Le forage a un diamètre de 8,03 mètres (26,3 pieds). Les quatre tunneliers utilisés pour creuser le tunnel de base du Saint-Gothard de 57 kilomètres (35 mi) , en Suisse , avaient un diamètre d'environ 9 mètres (30 pieds). Un tunnelier plus grand a été construit pour creuser le tunnel Green Heart (néerlandais : Tunnel Groene Hart) dans le cadre de la LGV-Zuid aux Pays-Bas, avec un diamètre de 14,87 mètres (48,8 pieds). Celui-ci a à son tour été remplacé par le périphérique M30 de Madrid , en Espagne , et les tunnels de Chong Ming à Shanghai , en Chine . Toutes ces machines ont été construites au moins en partie par Herrenknecht . En août 2013, le plus grand tunnelier du monde était « Big Bertha », une machine de 57,5 ​​pieds (17,5 m) de diamètre construite par Hitachi Zosen Corporation , qui a creusé le tunnel de remplacement du viaduc de l' Alaskan Way à Seattle, Washington (États-Unis).

Argile-coup de pied

Le coup de pied en argile est une méthode spécialisée développée au Royaume-Uni pour creuser des tunnels dans des structures de sol solide à base d'argile. Contrairement aux méthodes manuelles précédentes d'utilisation de pioches qui reposaient sur la dureté de la structure du sol, le coup de pied à l'argile était relativement silencieux et n'endommageait donc pas les structures à base d'argile molle. Le coup de pied en argile repose sur une planche à un angle de 45 degrés par rapport à la face de travail et insère un outil avec une extrémité arrondie en forme de coupe avec les pieds. En tournant l'outil manuellement, le kicker extrait une section de terre, qui est ensuite placée sur l'extrait de déchets.

Utilisée dans le génie civil victorien , la méthode a trouvé grâce dans le renouvellement des anciens systèmes d' égouts britanniques , en n'ayant pas à supprimer toutes les propriétés ou infrastructures pour créer un petit système de tunnel. Pendant la Première Guerre mondiale , le système a été utilisé par les compagnies de creusement de tunnels du Royal Engineer pour poser des mines sous les lignes de l' Empire allemand . La méthode était pratiquement silencieuse et donc peu sensible aux méthodes d'écoute de détection.

Arbres

Illustration de 1886 montrant le système de ventilation et de drainage du tunnel ferroviaire de la Mersey

Un puits d' accès temporaire est parfois nécessaire lors du creusement d'un tunnel. Ils sont généralement circulaires et descendent tout droit jusqu'à ce qu'ils atteignent le niveau auquel le tunnel va être construit. Un puits a normalement des murs en béton et est généralement construit pour être permanent. Une fois les puits d'accès terminés, les tunneliers sont descendus jusqu'au fond et l'excavation peut commencer. Les puits sont l'entrée principale dans et hors du tunnel jusqu'à ce que le projet soit terminé. Si un tunnel doit être long, plusieurs puits à divers endroits peuvent être forés afin que l'entrée du tunnel soit plus proche de la zone non excavée.

Une fois la construction terminée, les puits d'accès à la construction sont souvent utilisés comme puits de ventilation et peuvent également être utilisés comme sorties de secours.

Techniques de béton projeté

La nouvelle méthode autrichienne de creusement de tunnels (NATM) - également appelée méthode d'excavation séquentielle (SEM) - a été développée dans les années 1960. L'idée principale de cette méthode est d'utiliser la contrainte géologique de la masse rocheuse environnante pour stabiliser le tunnel, en permettant une relaxation mesurée et une réaffectation des contraintes dans la roche environnante pour éviter que des charges complètes ne soient imposées aux supports. Sur la base de mesures géotechniques , une section transversale optimale est calculée. L'excavation est protégée par une couche de béton projeté, communément appelé béton projeté . D'autres mesures de soutien peuvent inclure des arches en acier, des boulons d'ancrage et des treillis. Les développements technologiques dans la technologie du béton projeté ont entraîné l'ajout de fibres d'acier et de polypropylène au mélange de béton pour améliorer la résistance du revêtement. Cela crée un anneau porteur naturel, qui minimise la déformation de la roche .

Tunnel utilitaire Illowra Battery , Port Kembla. L'un des nombreux bunkers au sud de Sydney .

Grâce à une surveillance spéciale, la méthode NATM est flexible, même lors de changements surprenants de la consistance géomécanique de la roche pendant les travaux de creusement. Les propriétés mesurées de la roche conduisent à des outils appropriés pour le renforcement des tunnels .

Levage de tuyaux

Dans le fonçage de tuyaux , les vérins hydrauliques sont utilisés pour pousser des tuyaux spécialement conçus à travers le sol derrière un tunnelier ou un bouclier. Cette méthode est couramment utilisée pour créer des tunnels sous des structures existantes, telles que des routes ou des voies ferrées. Les tunnels construits par fonçage sont normalement des forages de petit diamètre avec une taille maximale d'environ 3,2 mètres (10 pieds).

Levage de caisse

Le fonçage en caisson est similaire au fonçage de tuyaux, mais au lieu de tubes de fonçage, un tunnel en forme de caisson est utilisé. Les caisses sur vérins peuvent avoir une portée beaucoup plus grande qu'un vérin à tuyaux, la portée de certains vérins à caisse dépassant 20 mètres (66 pieds). Une tête de coupe est normalement utilisée à l'avant de la caisse à soulever, et l'enlèvement des déblais se fait normalement par une excavatrice depuis l'intérieur de la caisse. Les développements récents du Jacked Arch et du Jacked deck ont ​​permis d'installer des structures plus longues et plus grandes avec une précision rapprochée. Le passage inférieur à portée libre de 126 m de long et 20 m sous les lignes ferroviaires à grande vitesse de Cliffsend dans le Kent, au Royaume-Uni, est un exemple de cette technique.

Tunnels sous-marins

Il existe également plusieurs approches des tunnels sous-marins, les deux plus courantes étant les tunnels forés ou les tubes immergés , par exemple le tunnel de Bjørvika et le Marmaray . Les tunnels flottants immergés sont une nouvelle approche à l'étude ; cependant, aucun tunnel de ce type n'a été construit à ce jour.

Manière temporaire

Lors de la construction d'un tunnel il est souvent commode d'installer une voie ferrée temporaire, notamment pour enlever les déblais excavés , souvent à voie étroite afin qu'elle puisse être à double voie pour permettre l'exploitation de trains vides et chargés en même temps. La voie temporaire est remplacée par la voie permanente à l'achèvement, expliquant ainsi le terme « Perway ».

Élargissement

Un tunnel utilitaire à Prague

Les véhicules ou le trafic utilisant un tunnel peuvent le dépasser, nécessitant un remplacement ou un agrandissement :

  • Le tunnel Gib à ligne unique d'origine près de Mittagong a été remplacé par un tunnel à double voie, le tunnel d'origine étant utilisé pour la culture des champignons.
  • Le tunnel à double voie d'un kilomètre de long de 1832 entre Edge Hill et Lime Street à Liverpool a été presque totalement supprimé, à l'exception d'une section de 50 mètres à Edge Hill et d'une section plus proche de Lime Street, car quatre voies étaient nécessaires. Le tunnel a été creusé dans une tranchée à quatre voies très profonde, avec de courts tunnels par endroits le long de la tranchée. Les services ferroviaires n'ont pas été interrompus au fur et à mesure de l'avancement des travaux. Il existe d'autres occurrences de tunnels remplacés par des tranchées à ciel ouvert, par exemple le tunnel d'Auburn .
  • Le tunnel de Farnworth en Angleterre a été agrandi à l'aide d'un tunnelier (TBM) en 2015. Le tunnel de Rhyndaston a été agrandi à l'aide d'un tunnelier emprunté afin de pouvoir recevoir des conteneurs ISO .
  • Les tunnels peuvent également être agrandis en abaissant le sol.

Fosse à ciel ouvert

Une fosse à ciel ouvert se compose d'une limite horizontale et d'une limite verticale qui maintient les eaux souterraines et le sol hors de la fosse. Il existe plusieurs alternatives et combinaisons potentielles pour les limites des fosses de construction (horizontales et verticales). La différence la plus importante avec les tranchées couvertes est que la fosse à ciel ouvert est mise en sourdine après la construction du tunnel ; aucun toit n'est placé.

Autres méthodes de construction

Types de tunnels variantes

Tunnels à deux niveaux et polyvalents

Les voies de circulation de niveau supérieur traversant l' île de Yerba Buena , qui font partie du pont San Francisco-Oakland Bay

Certains tunnels sont à deux étages, par exemple, les deux principaux segments du pont San Francisco-Oakland Bay (achevé en 1936) sont reliés par une section de tunnel à deux étages de 540 pieds (160 m) à travers l' île de Yerba Buena , la plus grande -tunnel foré de diamètre dans le monde. Au moment de la construction, il s'agissait d'une combinaison bidirectionnelle de voies ferrées et de camions sur le pont inférieur avec des automobiles au-dessus, maintenant converties en une circulation de véhicules routiers à sens unique sur chaque pont.

En Turquie, le tunnel Eurasie sous le Bosphore , ouvert en 2016, a en son cœur un tunnel routier à deux étages de 5,4 km (3,4 mi) avec deux voies sur chaque étage.
De plus, en 2015, le gouvernement turc a annoncé qu'il construirait le premier tunnel à trois niveaux au monde, également sous le Bosphore. Le tunnel est destiné à transporter à la fois le métro d'Istanbul et une autoroute à deux niveaux, sur une longueur de 6,5 km (4,0 mi).

Le tunnel français A86 Duplex à l'ouest de Paris se compose de deux tubes de tunnel forés, dont celui de l'est a deux niveaux pour les véhicules légers à moteur, sur une longueur de 10 km (6,2 mi). Bien que chaque niveau offre une hauteur physique de 2,54 m (8,3 pi), seule la circulation jusqu'à 2 m (6,6 pi) de hauteur est autorisée dans ce tube de tunnel, et les motocyclistes sont dirigés vers l'autre tube. Chaque niveau a été construit avec une chaussée à trois voies, mais seules deux voies par niveau sont utilisées - la troisième sert de bande d'arrêt d'urgence dans le tunnel. L'A86 Duplex est le plus long tunnel à deux niveaux d'Europe.

À Shanghai , en Chine, un tunnel à deux étages et à deux tubes de 2,8 km (1,7 mi) a été construit à partir de 2002. Dans chaque tube du tunnel routier de Fuxing, les deux étages sont destinés aux véhicules à moteur. Dans chaque direction, seuls les voitures et les taxis circulent sur le pont supérieur à deux voies de 2,6 m (8,5 pi) de haut, et les véhicules plus lourds, comme les camions et les bus, ainsi que les voitures, peuvent utiliser le pont simple de 4,0 m (13 pi) de haut. niveau inférieur de la voie.

Aux Pays-Bas, un tunnel routier en tranchée couverte de 2,3 km (1,4 mi) à deux étages et à huit voies sous la ville de Maastricht a été ouvert en 2016. Chaque niveau peut accueillir une autoroute pleine hauteur, deux par deux voies. Les deux tubes inférieurs du tunnel transportent l' autoroute A2 , qui prend sa source à Amsterdam, à travers la ville ; et les deux tubes supérieurs prennent la route régionale N2 pour le trafic local.

Le tunnel de remplacement du viaduc de l'Alaskan Way est un tunnel autoroutier à deux étages foré de 3,3 milliards de dollars de 1,76 mile (2,83 km) sous le centre-ville de Seattle . La construction a commencé en juillet 2013 en utilisant " Bertha ", à l'époque le plus grand tunnelier à pression de terre au monde , avec un diamètre de tête de coupe de 57,5 ​​pieds (17,5 m). Après plusieurs retards, le creusement du tunnel a été achevé en avril 2017 et le tunnel a été ouvert à la circulation le 4 février 2019.

New York City de la 63ème rue Tunnel sous la East River , entre les arrondissements de Manhattan et le Queens , était destiné au transport de métro trains à l'étage supérieur et Long Island Rail Road trains de banlieue au niveau inférieur. La construction a commencé en 1969 et les deux côtés du tunnel ont été percés en 1972. Le niveau supérieur, utilisé par la ligne IND 63rd Street ( trains F et <F> ​) du métro de New York, n'a pas été ouvert aux passagers. service jusqu'en 1989. Le niveau inférieur, destiné au train de banlieue, ne verra pas le service passagers jusqu'à l'achèvement du projet East Side Access , prévu à la fin de 2022.

Au Royaume-Uni, le tunnel Queensway de 1934 sous la rivière Mersey entre Liverpool et Birkenhead devait à l'origine avoir des véhicules routiers circulant sur le pont supérieur et des tramways sur le pont inférieur. Pendant la construction, l'utilisation du tramway a été annulée. La partie inférieure est uniquement utilisée pour les câbles, les tuyaux et les enceintes de refuge d'urgence.

Le Lion Rock Tunnel de Hong Kong , construit au milieu des années 1960, reliant New Kowloon et Sha Tin , porte une autoroute mais sert également d' aqueduc , avec une galerie contenant cinq conduites d'eau d'un diamètre compris entre 1,2 m et 1,5 m sous la section de route de le tunnel.

Le tunnel routier et ferroviaire de la rivière Yangtze de Wuhan est un tunnel à deux étages à deux étages de 2,59 km sous le fleuve Yangtze achevé en 2018. Chaque tube transporte 3 voies de circulation locale sur le pont supérieur avec une voie de la ligne 7 du métro de Wuhan sur la partie inférieure plate-forme.

Certains tunnels ont plus d'un but. Le tunnel SMART en Malaisie est le premier « Tunnel routier et de gestion des eaux pluviales » polyvalent au monde, créé pour acheminer à la fois le trafic et les eaux de crue occasionnelles à Kuala Lumpur . Si nécessaire, les eaux de crue sont d'abord détournées dans un tunnel de contournement séparé situé sous le tunnel routier à deux niveaux de 2,5 mi (4,0 km). Dans ce scénario, le trafic se poursuit normalement. Ce n'est que lors de pluies abondantes et prolongées, lorsque la menace d'inondations extrêmes est élevée, que le tube supérieur du tunnel est fermé aux véhicules et que des vannes de contrôle des inondations automatisées sont ouvertes afin que l'eau puisse être détournée à travers les deux tunnels.

Les conduits de services publics communs ou les tunnels de services publics transportent deux ou plusieurs lignes de services publics. Grâce à la colocalisation de différents services publics dans un tunnel, les organisations sont en mesure de réduire les coûts de construction et d'entretien des services publics.

Passages couverts

La porte sombre du XIXe siècle à Esztergom , Hongrie

Les ponts supérieurs peuvent parfois être construits en recouvrant une route, une rivière ou une voie ferrée avec des arches en brique ou en acier , puis en nivelant la surface avec de la terre. Dans le jargon ferroviaire, une voie au niveau de la surface qui a été construite ou recouverte est normalement appelée "voie couverte".

Les hangars à neige sont une sorte de tunnel artificiel construit pour protéger une voie ferrée des avalanches de neige. De même le Stanwell Park , « tunnel d'acier » de Nouvelle-Galles du Sud , sur la ligne de chemin de fer d'Illawarra , protège la ligne des chutes de pierres.

Passage souterrain

Le terme passage inférieur désigne une route ou une voie ferrée passant sous une autre route ou voie ferrée, sous un viaduc . Ce n'est pas strictement un tunnel.

Sûreté et sécurité

L'entrée du tunnel du Pont de l'Alma , le site où la voiture de Diana a heurté une Fiat puis le mur. Il n'y avait pas de barrière appropriée et cela a contribué à sa mort

En raison de l'espace clos d'un tunnel, les incendies peuvent avoir des effets très graves sur les usagers. Les principaux dangers sont la production de gaz et de fumée, même de faibles concentrations de monoxyde de carbone étant très toxiques. Les incendies ont tué 11 personnes dans l' incendie du tunnel du Gothard en 2001, par exemple, toutes les victimes succombant à l'inhalation de fumée et de gaz. Plus de 400 passagers sont morts dans la catastrophe du train Balvano en Italie en 1944, lorsque la locomotive s'est arrêtée dans un long tunnel. L'intoxication au monoxyde de carbone était la principale cause de décès. Dans l' incendie du tunnel Caldecott de 1982, la majorité des décès ont été causés par la fumée toxique, plutôt que par l'accident initial.

Les tunnels de véhicules à moteur nécessitent généralement des gaines de ventilation et des ventilateurs motorisés pour éliminer les gaz d'échappement toxiques pendant le fonctionnement de routine.

Les tunnels ferroviaires nécessitent généralement moins de renouvellements d' air par heure , mais peuvent néanmoins nécessiter une ventilation à air pulsé . Les deux types de tunnels ont souvent des dispositions pour augmenter la ventilation dans des conditions d'urgence, comme un incendie. Bien qu'il existe un risque d'augmentation du taux de combustion en raison d' un débit d'air accru, l'objectif principal est de fournir de l'air respirable aux personnes piégées dans le tunnel, ainsi qu'aux pompiers .

L' onde de pression aérodynamique produite par les trains à grande vitesse entrant dans un tunnel se réfléchit à ses extrémités ouvertes et change de signe (le front d'onde de compression se transforme en front d' onde de raréfaction et vice versa); Lorsque deux fronts d'onde du même panneau rencontrent le train, une pression d'air importante et rapide peut provoquer une gêne auditive pour les passagers et l'équipage. Lorsque les trains à grande vitesse sortent des tunnels, un fort « boum du tunnel » peut se produire, ce qui peut déranger les résidents près de l'embouchure du tunnel, et il est exacerbé dans les vallées de montagne où le son peut résonner.

Lorsqu'un tunnel parallèle séparé est disponible, des portes de secours étanches à l'air mais non verrouillées sont généralement prévues pour permettre au personnel piégé de s'échapper d'un tunnel rempli de fumée vers le tube parallèle.

Les tunnels plus grands et très fréquentés, tels que le tunnel Big Dig à Boston, Massachusetts , peuvent disposer d'un centre d'opérations habité dédié 24 heures sur 24 qui surveille et signale les conditions de circulation et répond aux urgences. Des équipements de vidéosurveillance sont souvent utilisés et des images en temps réel des conditions de circulation sur certaines autoroutes peuvent être visualisées par le grand public via Internet.

Une base de données des dommages sismiques aux structures souterraines utilisant 217 histoires de cas montre que les observations générales suivantes peuvent être faites concernant la performance sismique des structures souterraines :

  1. Les ouvrages souterrains subissent sensiblement moins de dommages que les ouvrages de surface.
  2. Les dommages signalés diminuent avec l'augmentation de la profondeur de la charge. Les tunnels profonds semblent être plus sûrs et moins vulnérables aux tremblements de terre que les tunnels peu profonds.
  3. On peut s'attendre à ce que les installations souterraines construites dans les sols subissent plus de dommages que les ouvertures construites dans la roche compétente.
  4. Les tunnels revêtus et cimentés sont plus sûrs que les tunnels non revêtus dans la roche. Les dommages causés par les secousses peuvent être réduits en stabilisant le sol autour du tunnel et en améliorant le contact entre le revêtement et le sol environnant grâce au jointoiement.
  5. Les tunnels sont plus stables sous une charge symétrique, ce qui améliore l'interaction avec le sol. L'amélioration du revêtement du tunnel en plaçant des sections plus épaisses et plus rigides sans stabiliser le sol pauvre environnant peut entraîner des forces sismiques excessives dans le revêtement. Le remblayage avec des matériaux mobiles de manière non cyclique et des mesures de stabilisation de la roche peuvent améliorer la sécurité et la stabilité des tunnels peu profonds.
  6. Les dommages peuvent être liés à l'accélération et à la vitesse maximales du sol en fonction de la magnitude et de la distance épicentrale du séisme affecté.
  7. La durée des secousses à fort mouvement pendant les tremblements de terre est de la plus haute importance car elle peut provoquer une rupture par fatigue et donc de grandes déformations.
  8. Les mouvements à haute fréquence peuvent expliquer l'effritement local de la roche ou du béton le long des plans de faiblesse. Ces fréquences, qui s'atténuent rapidement avec la distance, peuvent être attendues principalement à de petites distances de la faille en cause.
  9. Le mouvement du sol peut être amplifié lors de l'incidence avec un tunnel si les longueurs d'onde sont comprises entre une et quatre fois le diamètre du tunnel.
  10. Les dommages aux têtes de tunnel et à proximité peuvent être importants en raison de l'instabilité des pentes.

Les tremblements de terre sont l'une des menaces les plus redoutables de la nature. Un tremblement de terre de magnitude 6,7 a secoué la vallée de San Fernando à Los Angeles en 1994. Le tremblement de terre a causé d'importants dommages à diverses structures, notamment des bâtiments, des viaducs d'autoroute et des systèmes routiers dans toute la région. Le National Center for Environmental Information estime les dommages totaux à 40 milliards de dollars. Selon un article publié par Steve Hymon de TheSource - Transportation News and Views, le système de métro de LA n'a subi aucun dommage grave. Metro, le propriétaire du système de métro de LA, a publié une déclaration par l'intermédiaire de son équipe d'ingénieurs sur la conception et la prise en compte d'un système de tunnel. Les ingénieurs et les architectes effectuent une analyse approfondie de la force avec laquelle ils s'attendent à ce que les tremblements de terre frappent cette zone. Tout cela entre dans la conception globale et la flexibilité du tunnel.

Cette même tendance de dommages limités au métro à la suite d'un tremblement de terre peut être observée dans de nombreux autres endroits. En 1985, un tremblement de terre de magnitude 8,1 a secoué la ville de Mexico ; le système de métro n'a subi aucun dommage et, en fait, les systèmes de métro ont servi de bouée de sauvetage pour le personnel d'urgence et les évacuations. Une magnitude de 7,2 a traversé Kobe Japon en 1995, ne laissant aucun dommage aux tunnels eux-mêmes. Les portails d'entrée ont subi des dommages mineurs, mais ces dommages ont été attribués à une conception inadéquate du tremblement de terre qui provient de la date de construction originale de 1965. En 2010, une magnitude de 8,8, massive à toutes les échelles, a affligé le Chili. Les stations d'entrée des systèmes de métro ont subi des dommages mineurs et le système de métro est resté en panne pour le reste de la journée. Le lendemain après-midi, le métro était de nouveau opérationnel.

Exemples

Dans l'histoire

Les trois portails est des tunnels de Liverpool Edge Hill, construits dans une tranchée profonde creusée à la main. Le tunnel de gauche avec des voies est le court tunnel de Crown Street de 1846 secondes, encore utilisé pour le triage; ensuite sur la droite partiellement caché par le sous-bois se trouve le tunnel Wapping désaffecté de 2,03 km (1,26 mi) de 1829 , à droite à nouveau caché par le sous-bois, se trouve le court tunnel inutilisé d'origine de 1829 Crown Street.
Aquarelle de Thomas Talbot Bury des portails du tunnel Edge Hill
Une courte section reste du tunnel de 1832 Edge Hill à Lime Street à Liverpool . Ceci et une courte section du tunnel d'origine plus près de Lime Street, sont les plus anciens tunnels ferroviaires au monde encore en service.
Le tunnel du sommet du Donner Pass (n°6), d'une hauteur de 1 659 pieds (506 m ), a été en service de 1868 à 1993.
Portail sud du tunnel du canal Dudley 1791 en Angleterre
Approche de Liverpool Lime Street . Le tunnel à deux voies d'origine a été retiré pour créer une coupe profonde. Certains des ponts routiers vus à travers la tranchée sont en roche solide et sont en fait une série de tunnels courts.
Machine pneumatique de forage de roche de la fin du XIXe siècle, inventée par Germain Sommeiller et utilisée pour percer les premiers grands tunnels à travers les Alpes .
Petit tunnel de briques opérationnel en France

L'histoire des tunnels et des tunnels anciens dans le monde est passée en revue dans diverses sources qui incluent de nombreux exemples de ces structures construites à des fins différentes. Certains tunnels anciens et modernes bien connus sont brièvement présentés ci-dessous :

  • Les qanat ou kareez de Perse sont des systèmes de gestion de l'eau utilisés pour fournir un approvisionnement fiable en eau aux établissements humains ou pour l'irrigation dans les climats chauds, arides et semi-arides. Le qanat connu le plus profond se trouve dans la ville iranienne de Gonabad , qui, après 2700 ans, fournit toujours de l'eau potable et agricole à près de 40 000 personnes. La profondeur de son puits principal est supérieure à 360 m (1 180 pi) et sa longueur est de 45 km (28 mi).
  • Le tunnel Siloam a été construit avant 701 avant notre ère pour un approvisionnement fiable en eau, pour résister aux attaques de siège .
  • L' aqueduc eupalinien sur l'île de Samos ( nord de la mer Égée , Grèce ) a été construit en 520 avant notre ère par l'ancien ingénieur grec Eupalinos de Mégare dans le cadre d'un contrat avec la communauté locale. Eupalinos a organisé les travaux pour que le tunnel soit commencé des deux côtés du mont Kastro. Les deux équipes ont avancé simultanément et se sont rencontrées au milieu avec une excellente précision, ce qui était extrêmement difficile à l'époque. L'aqueduc était de la plus haute importance défensive, car il était souterrain, et il n'était pas facile à trouver par un ennemi qui pourrait autrement couper l'approvisionnement en eau de Pythagoreion , l'ancienne capitale de Samos . L'existence du tunnel a été enregistrée par Hérodote (tout comme le môle et le port, et la troisième merveille de l'île, le grand temple d'Héra, considéré par beaucoup comme le plus grand du monde grec). L'emplacement précis du tunnel n'a été rétabli qu'au 19ème siècle par les archéologues allemands. Le tunnel proprement dit mesure 1 030 m de long (3 380 pieds) et les visiteurs peuvent toujours y entrer.
  • L'un des premiers réseaux de drainage et d'égouts connus sous forme de tunnels a été construit à Persépolis en Iran en même temps que la construction de sa fondation en 518 avant notre ère. Dans la plupart des endroits, le réseau a été creusé dans la roche saine de la montagne, puis recouvert de gros morceaux de roche et de pierre suivis de terre et de tas de gravats pour niveler le sol. Au cours des enquêtes et des enquêtes, de longues sections de tunnels rocheux similaires s'étendant sous la zone du palais ont été tracées par Herzfeld et plus tard par Schmidt et leurs équipes archéologiques.
  • La Via Flaminia , une importante voie romaine , pénétrait dans le col du Furlo dans les Apennins par un tunnel que l'empereur Vespasien avait ordonné de construire en 76-77 de notre ère. Une route moderne, la SS 3 Flaminia, utilise encore ce tunnel dont l'ancêtre remonte au IIIe siècle avant notre ère ; les vestiges de ce tunnel antérieur (l'un des premiers tunnels routiers) sont également encore visibles.
  • Le plus ancien tunnel du monde traversant sous un plan d'eau serait le Terelek kaya tüneli sous la rivière Kızıl , un peu au sud des villes de Boyabat et Durağan en Turquie , juste en aval de l'endroit où la rivière Kizil rejoint son affluent Gökırmak . Le tunnel se trouve actuellement sous une partie étroite d'un lac formé par un barrage quelques kilomètres plus en aval. On estime qu'il a été construit il y a plus de 2000 ans, peut-être par la même civilisation qui a également construit les tombeaux royaux dans une paroi rocheuse à proximité, il est supposé avoir eu un but défensif.
  • Le tunnel du canal de Sapperton sur le canal Thames and Severn en Angleterre , creusé à travers les collines, ouvert en 1789, mesurait 3,5 km (2,2 mi) de long et permettait le transport par bateau de charbon et d'autres marchandises. Au-dessus, le long tunnel de Sapperton a été construit, qui transporte la ligne de chemin de fer "Golden Valley" entre Swindon et Gloucester .
  • Le tunnel du canal Dudley de 1791 se trouve sur le canal Dudley , à Dudley , en Angleterre . Le tunnel mesure 2,9 km de long. Fermé en 1962, le tunnel a été rouvert en 1973. La série de tunnels a été prolongée en 1984 et 1989.
  • Fritchley Tunnel , construit en 1793 dans le Derbyshire par la Butterley Company pour transporter le calcaire jusqu'à son usine de ferronnerie. La société Butterley a conçu et construit son propre chemin de fer. Victime de la dépression, l'entreprise a fermé après 219 ans en 2009. Le tunnel est le plus ancien tunnel ferroviaire du monde traversé par des wagons. La gravité et le transport à cheval ont été utilisés. Le chemin de fer a été converti en locomotion à vapeur en 1813 à l'aide d'une locomotive à vapeur conçue et construite par la société Butterley, mais reconvertie en chevaux. Les trains à vapeur ont utilisé le tunnel en continu à partir des années 1840, lorsque le chemin de fer a été converti en voie étroite. La ligne a fermé en 1933. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le tunnel a été utilisé comme abri anti-aérien. Scellé en 1977, il a été redécouvert en 2013 et inspecté. Le tunnel a été refermé pour préserver la construction car il a été désigné monument ancien.
  • Le tunnel du canal du tunnel du canal de Butterley de 1794 a une longueur de 3 083 mètres (2 819 m) sur le canal de Cromford à Ripley, dans le Derbyshire , en Angleterre. Le tunnel a été construit en même temps que le tunnel ferroviaire Fritchley de 1773 . Le tunnel s'est partiellement effondré en 1900, divisant le canal de Cromford, et n'a plus été utilisé depuis. Les Amis du canal de Cromford, un groupe de bénévoles, travaillent à la restauration complète du canal de Cromford et du tunnel Butterley.
  • Le tunnel Stoddart de 1796 à Chapel-en-le-Frith dans le Derbyshire est réputé pour être le plus ancien tunnel ferroviaire au monde. Les wagons de chemin de fer étaient à l'origine tirés par des chevaux.
  • Les tunnels de Derby à Salem, dans le Massachusetts, ont été construits en 1801 pour faire passer en contrebande les importations affectées par les nouveaux droits de douane du président Thomas Jefferson . Jefferson avait ordonné aux milices locales d'aider la douane de chaque port à percevoir ces droits, mais les contrebandiers, dirigés par Elias Derby, ont engagé la milice de Salem pour creuser les tunnels et cacher les déblais. Les tunnels couraient 3 miles reliant les quais de la ville à une gare souterraine. En cours de route, ils ont relié les maisons d'hommes d'affaires et de politiciens éminents à leurs magasins, leur banque et leurs musées. Les membres du Salem Commons Fund ont caché les tunnels derrière un projet de remblayage des étangs et de nivellement des communs locaux. La terre des tunnels était cachée dans ces étangs et était utilisée pour remplir les rivières afin de créer de nouveaux quais auxquels relier les tunnels. De nombreux politiciens étaient impliqués, y compris un juge de la Cour supérieure, un secrétaire de la Marine et de nombreux sénateurs du parti fédéraliste.
  • Un tunnel a été créé pour la première vraie locomotive à vapeur, de Penydarren à Abercynon . La locomotive Penydarren a été construite par Richard Trevithick . La locomotive a fait le voyage historique de Penydarren à Abercynon en 1804. Une partie de ce tunnel est encore visible à Pentrebach , Merthyr Tydfil , Pays de Galles . Il s'agit sans doute du plus ancien tunnel ferroviaire du monde, dédié uniquement aux machines à vapeur automotrices sur rails.
  • Le tunnel de Montgomery Bell dans le Tennessee, un tunnel de dérivation d'eau de 88 m de long (289 pi), 4,50 m × 2,45 m de haut (14,8 pi × 8,0 pi), pour alimenter une roue hydraulique, a été construit par des esclaves en 1819, étant le premier tunnel grandeur nature en Amérique du Nord.
  • Tunnel de Bourne, Rainhill , près de Liverpool , Angleterre. 0,0321 km (105 pieds) de long. Construit à la fin des années 1820, la date exacte est inconnue, mais probablement construit en 1828 ou 1829. Il s'agit du premier tunnel au monde construit sous une voie ferrée. La construction du chemin de fer de Liverpool à Manchester s'est déroulée sur un tramway tiré par des chevaux qui allait des charbonnages de Sutton à la route à péage Liverpool-Warrington. Un tunnel a été percé sous la voie ferrée pour le tramway. Au fur et à mesure de la construction du chemin de fer, le tunnel a été rendu opérationnel, ouvrant avant les tunnels de Liverpool sur la ligne Liverpool-Manchester. Le tunnel a été supprimé en 1844 lors du démantèlement du tramway.
  • Gare de Crown Street , Liverpool , Angleterre, 1829. Construit par George Stephenson , un tunnel ferroviaire à voie unique de 266 m de long (873 pi), a été percé d'Edge Hill à Crown Street pour desservir la première gare terminus ferroviaire interurbain de passagers au monde. La gare a été abandonnée en 1836 étant trop éloignée du centre-ville de Liverpool, la zone étant convertie pour le fret. Fermé en 1972, le tunnel est désaffecté. Cependant, il s'agit du plus ancien tunnel ferroviaire de passagers passant sous les rues du monde.
  • Le tunnel Wapping de 1829 à Liverpool, en Angleterre, d'une longueur de 2,03 km (1,26 mi) sur une voie ferrée à double voie, a été le premier tunnel ferroviaire percé sous une métropole. Le chemin du tunnel va d'Edge Hill à l'est de la ville jusqu'à Wapping Dock dans les quais de Liverpool à l'extrémité sud. Le tunnel n'était utilisé que pour le fret se terminant au terminal de marchandises de Park Lane . Actuellement désaffecté depuis 1972, le tunnel devait faire partie du réseau de métro Merseyrail , avec des travaux commencés et abandonnés en raison des coûts. Le tunnel est en excellent état et son réutilisation est toujours envisagée par Merseyrail, peut-être avec une station de métro creusée dans le tunnel pour l'université de Liverpool. Le portail fluvial se trouve en face de la nouvelle King's Dock Liverpool Arena, ce qui en fait un emplacement idéal pour une station de service. S'il est réutilisé, le tunnel sera le plus ancien tunnel ferroviaire souterrain utilisé au monde et la section la plus ancienne de tout système de métro souterrain.
  • 1832, tunnel de la gare de Lime Street , Liverpool. Un tunnel ferroviaire à deux voies, long de 1,811 km (1,125 mi) a été percé sous la métropole de Edge Hill à l'est de la ville à Lime Street dans le centre-ville de Liverpool. Le tunnel a été utilisé à partir de 1832 pour transporter des matériaux de construction jusqu'à la nouvelle gare de Lime St pendant sa construction. La gare et le tunnel ont été ouverts aux passagers en 1836. Dans les années 1880, le tunnel a été converti en une tranchée profonde, ouverte sur l'atmosphère, d'une largeur de quatre voies. C'est le seul cas où un tunnel majeur est supprimé. Deux courtes sections du tunnel d'origine existent toujours à la station Edge Hill et plus loin vers Lime Street, ce qui donne aux deux tunnels la distinction d'être les plus anciens tunnels ferroviaires au monde encore en service et les plus anciens utilisés sous les rues. Au fil du temps, une section de 525 m (0,326 mi) de la tranchée profonde a été reconvertie en tunnel en raison de sections sur lesquelles des bâtiments ont été construits.
  • Box Tunnel en Angleterre, qui a ouvert ses portes en 1841, était le plus long tunnel ferroviaire du monde au moment de sa construction. Il a été creusé à la main et a une longueur de 2,9 km (1,8 mi).
  • Le tunnel Prince of Wales de 1,1 km (0,68 mi) de 1842, à Shildon près de Darlington, en Angleterre, est le plus ancien tunnel de taille importante au monde encore utilisé dans le cadre d'une colonie.
  • Le Victoria Tunnel Newcastle, ouvert en 1842, est un chemin de fer souterrain de 2,4 milles d'une profondeur maximale de 85 pieds (26 m) qui descend de 222 pieds (68 m) de l'entrée à la sortie. Le tunnel passe sous Newcastle upon Tyne, en Angleterre, et sortait à l'origine de la rivière Tyne. Il reste en grande partie intact. Conçu à l'origine pour transporter le charbon de Spital Tongues à la rivière, pendant la Seconde Guerre mondiale, une partie du tunnel a été utilisée comme abri. Sous la gestion d'une fondation caritative appelée Ouseburn Trust, il est actuellement utilisé pour des visites du patrimoine.
  • Le tunnel de la Tamise , construit par Marc Isambard Brunel et son fils Isambard Kingdom Brunel ouvert en 1843, a été le premier tunnel (après Terelek) traversant sous un plan d'eau, et le premier à être construit à l'aide d'un bouclier tunnel . À l'origine utilisé comme tunnel piétonnier, le tunnel a été converti en tunnel ferroviaire en 1869 et faisait partie de la ligne East London du métro de Londres jusqu'en 2007. C'était la section la plus ancienne du réseau, mais pas le plus ancien rail construit à cet effet. section. À partir de 2010, le tunnel est devenu une partie du réseau London Overground .
  • Le tunnel Victoria / tunnel de Waterloo de 3,34 km (2,08 mi) à Liverpool , en Angleterre, a été percé sous l'ouverture d'une métropole en 1848. Le tunnel était initialement utilisé uniquement pour le fret ferroviaire desservant le terminal de fret de Waterloo, puis le fret et les passagers desservant le navire Liverpool. terminal de ligne . Le chemin du tunnel part d'Edge Hill, à l'est de la ville, jusqu'aux quais nord de Liverpool à Waterloo Dock . Le tunnel est divisé en deux tunnels avec une courte tranchée à ciel ouvert reliant les deux. La coupe est l'endroit où les trains tractés par câble depuis Edge Hill ont été attelés et dételés. Les deux tunnels sont en fait un sur la même ligne centrale et sont considérés comme un seul. Cependant, comme initialement la section Victoria longue de 2 375 m (1,476 mi) était à l'origine tractée par câble et la section Waterloo plus courte de 862 m (943 yd) était tractée par locomotive, deux noms distincts ont été donnés, la section courte s'appelait le tunnel de Waterloo . En 1895, les deux tunnels ont été convertis en locomotives de traction. Utilisé jusqu'en 1972, le tunnel est toujours en excellent état. Une courte section du tunnel Victoria à Edge Hill est encore utilisée pour la manœuvre des trains. Le tunnel est envisagé pour être réutilisé par le réseau Merseyrail . Des stations creusées dans le tunnel sont envisagées et une réutilisation par un système de monorail du réaménagement proposé par Liverpool Waters des Central Docks de Liverpool a été proposée.
  • Le tunnel du sommet du chemin de fer de Semmering , le premier tunnel alpin, a été ouvert en 1848 et mesurait 1,431 km (0,889 mi) de long. Il reliait le trafic ferroviaire entre Vienne , la capitale de l' empire austro-hongrois , et Trieste , son port.
  • Le tunnel ferroviaire Giovi à travers les monts Appennini a ouvert ses portes en 1854, reliant la capitale du royaume de Sardaigne , Turin , à son port, Gênes . Le tunnel mesurait 3,25 km (2,02 mi) de long.
  • Les plus anciennes sections souterraines du métro de Londres ont été construites en utilisant la méthode de coupe et de couverture dans les années 1860 et ont ouvert en janvier 1863. Quelles sont maintenant les lignes Metropolitan , Hammersmith & City et Circle ont été les premières à prouver le succès d'un métro ou système de métro.
  • Le 18 juin 1868, le tunnel du sommet de 1 659 pieds (506 m) du Central Pacific Railroad (tunnel n ° 6) à Donner Pass dans les montagnes de la Sierra Nevada en Californie a été ouvert, permettant la mise en place du transport commercial de masse de passagers et de marchandises sur les Sierras. pour la première fois. Il est resté en usage quotidien jusqu'en 1993, lorsque le Southern Pacific Railroad l'a fermé et a transféré tout le trafic ferroviaire à travers le tunnel n ° 41 de 10 322 pieds (3 146 m) de long (alias "The Big Hole") construit un mile au sud en 1925.
  • En 1870, après quatorze ans de travaux, le tunnel ferroviaire du Fréjus a été achevé entre la France et l'Italie, étant le deuxième plus ancien tunnel alpin, 13,7 km (8,5 mi) de long. A cette époque, c'était la plus longue du monde.
  • Le troisième tunnel alpin, le tunnel ferroviaire du Saint - Gothard , entre le nord et le sud de la Suisse, a ouvert ses portes en 1882 et était le plus long tunnel ferroviaire du monde, mesurant 15 km (9,3 mi).
  • Le tunnel routier du Col de Tende de 1882 , d'une longueur de 3,182 km (1,977 mi), fut l'un des premiers longs tunnels routiers sous un col, reliant la France et l'Italie.
  • Alors que le dernier bit est foré, le 26 octobre 2017, Ryfast devient le plus long tunnel routier sous-marin avec sa longueur de 14,3 km dépassant celle du tunnel sous la baie de Tokyo, au Japon (9 583 m.), et auparavant le tunnel du fleuve Yangtze de Shanghai (8 950 m .). Le tunnel devrait ouvrir ses portes en 2019.
  • Le tunnel ferroviaire de la Mersey a ouvert ses portes en 1886, reliant Liverpool à Birkenhead sous la rivière Mersey. Le Mersey Railway a été le premier chemin de fer souterrain au monde. En 1892, les extensions terrestres de la gare de Birkenhead Park à la gare centrale de Liverpool Low level ont donné un tunnel de 3,12 mi (5,02 km) de long. La section sous-marine a une longueur de 0,75 mi (1,21 km) et était le plus long tunnel sous-marin du monde en janvier 1886.
  • Le tunnel ferroviaire Severn a été ouvert à la fin de 1886, à 7,008 km (4,355 mi) de long, bien que seulement 3,62 km (2,25 mi) du tunnel soit en fait sous la rivière Severn. Le tunnel a remplacé le plus long record sous l'eau du tunnel ferroviaire de la Mersey, qui a duré moins d'un an.
  • James Greathead , en construisant le tunnel du City & South London Railway sous la Tamise, ouvert en 1890, a réuni trois éléments clés de la construction du tunnel sous l'eau : 1) la méthode d'excavation du bouclier ; 2) revêtement de tunnel permanent en fonte ; 3) construction dans un environnement d'air comprimé pour empêcher l'eau de s'écouler à travers les matériaux de sol meubles dans la tête du tunnel.
  • Construit en sections entre 1890 et 1939, la section de la ligne nord du métro de Londres de Morden à East Finchley via Bank était le plus long tunnel ferroviaire du monde avec une longueur de 27,8 km (17,3 mi).
  • Le tunnel St. Clair , également ouvert plus tard en 1890, reliait les éléments des tunnels de Greathead à plus grande échelle.
  • En 1906 s'ouvrit le quatrième tunnel alpin, le tunnel du Simplon , entre la Suisse et l'Italie. Il mesure 19,8 km (12,3 mi) de long et était le tunnel le plus long du monde jusqu'en 1982. C'était également le tunnel le plus profond du monde, avec une superposition rocheuse maximale d'environ 2 150 m (7 050 pi).
  • Le Holland Tunnel de 1927 a été le premier tunnel sous-marin conçu pour les automobiles. La construction nécessitait un nouveau système de ventilation .
  • En 1945, le tunnel de l' aqueduc du Delaware a été achevé, alimentant en eau la ville de New York aux États-Unis. Avec ses 137 km (85 mi), c'est le plus long tunnel du monde.
  • En 1988, le tunnel Seikan de 53,850 km (33,461 mi) de long au Japon a été achevé sous le détroit de Tsugaru , reliant les îles de Honshu et Hokkaido . C'était à l'époque le plus long tunnel ferroviaire du monde.

Le plus long

Le tunnel de base du Saint-Gothard est le premier itinéraire plat à travers une grande chaîne de montagnes.

Notable

Le tunnel de véhicules routiers Big Dig à Boston , USA
Le tunnel de Gerrards Cross en Angleterre, achevé en 2010. En regardant vers l'ouest en direction de la gare en mars 2005, montrant l'étendue des travaux trois mois avant l'effondrement d'une petite section
Le portail est du tunnel abandonné de Sideling Hill , Pennsylvanie, USA en 2009
  • Le tunnel Moffat , inauguré en 1928, passe sous le Continental Divide of the Americas au Colorado . Le tunnel mesure 10,0 km (6,2 mi) de long et à une altitude de 2 816 m (9 239 pi) est le tunnel ferroviaire actif le plus haut des États-Unis (la ligne inactive du col du Tennessee et le tunnel alpin historique sont plus élevés.)
  • Les tunnels de Williamson à Liverpool , datant de 1804 et achevés vers 1840 par un riche excentrique, sont probablement la plus grande folie souterraine du monde. Les tunnels ont été construits sans but fonctionnel.
  • Le réseau de tunnels de fret de Chicago est le plus grand réseau de tunnels urbains, comprenant 97 km (60 mi) de tunnels sous la majorité des rues du centre-ville de Chicago . Il a fonctionné entre 1906 et 1956 en tant que réseau de fret, reliant les sous-sols des bâtiments et les gares. À la suite d'une inondation de 1992, le réseau a été scellé, bien que certaines parties portent encore des infrastructures de services publics et de communication.
  • Le Pennsylvania Turnpike a ouvert ses portes en 1940 avec sept tunnels, dont la plupart ont été percés dans le cadre du chemin de fer mort -South Pennsylvania Railroad et ont donné à l'autoroute le surnom de "Tunnel Highway". Quatre des tunnels ( Allegheny Mountain , Tuscarora Mountain , Kittatinny Mountain et Blue Mountain ) sont toujours utilisés, tandis que les trois autres ( Laurel Hill , Rays Hill et Sideling Hill ) ont été contournés dans les années 1960; les deux derniers tunnels se trouvent sur une section contournée de l'autoroute à péage désormais connue sous le nom d' autoroute à péage abandonnée de Pennsylvanie .
  • Le tunnel routier Fredhälls a été ouvert en 1966, à Stockholm, Suède , et le tunnel routier New Elbe ouvert en 1975 à Hambourg, Allemagne . Les deux tunnels traitent environ 150 000 véhicules par jour, ce qui en fait deux des tunnels les plus fréquentés au monde.
  • Le tunnel Honningsvåg (4,443 km (2,76 mi) de long) a ouvert ses portes en 1999 sur la route européenne E69 en Norvège en tant que tunnel routier le plus septentrional du monde, à l'exception des mines (qui existent au Svalbard ).
  • Le tunnel routier Central Artery à Boston, Massachusetts , fait partie du plus grand Big Dig achevé vers 2007, et transporte environ 200 000 véhicules/jour sous la ville le long de l' Interstate 93 , de la US Route 1 et de la Massachusetts Route 3 , qui partagent une simultanéité via les tunnels. Le Big Dig a remplacé l'ancienne autoroute surélevée I-93 très détériorée de Boston.
  • Le tunnel routier et de gestion des eaux pluviales ou tunnel SMART , est une structure combinée de drainage pluvial et de route ouverte en 2007 à Kuala Lumpur , en Malaisie . Le tunnel de 9,7 km (6,0 mi) est le plus long tunnel de drainage des eaux pluviales d' Asie du Sud-Est et le deuxième plus long d'Asie. L'installation peut être exploitée comme un passage simultané de circulation et d'eaux pluviales, ou dédiée exclusivement aux eaux pluviales lorsque cela est nécessaire.
  • Le tunnel Eiksund sur la route nationale Rv 653 en Norvège est le tunnel routier sous-marin le plus profond du monde, mesurant 7,776 km (4,832 mi) de long, avec le point le plus profond à -287 m (-942 pi) au-dessous du niveau de la mer, ouvert en février 2008.
  • Le tunnel ferroviaire de Gerrards Cross , en Angleterre, ouvert en 2010, est remarquable en ce qu'il a converti une voie ferrée existante en un tunnel pour créer un terrain pour construire un supermarché sur le tunnel. Le chemin de fer dans la coupe a été ouvert pour la première fois vers 1906, s'étendant sur 104 ans pour terminer un tunnel ferroviaire. Le tunnel a été construit en utilisant la méthode de couverture avec des grues dans des formes préfabriquées afin de maintenir le fonctionnement du chemin de fer très fréquenté. Une succursale de la chaîne de supermarchés Tesco occupe le terrain nouvellement créé au-dessus du tunnel ferroviaire, avec une gare ferroviaire existante adjacente au bout du tunnel. Pendant la construction, une partie du tunnel s'est effondrée lorsque la couverture de sol a été ajoutée. Les coffrages préfabriqués ont été recouverts d'une couche de béton armé après l'effondrement.
  • Le tunnel de Fenghuoshan , achevé en 2005 sur la voie ferrée Qinghai-Tibet, est le plus haut tunnel ferroviaire du monde, à environ 4,905 km (3,05 mi) au-dessus du niveau de la mer et 1 338 m (0,831 mi) de long.
  • Le tunnel de La Linea en Colombie , 2016, est le plus long, 8,58 km (5,33 mi), tunnel de montagne en Amérique du Sud. Il traverse sous une montagne à 2 500 m (8 202,1 pi) au-dessus du niveau de la mer avec six voies de circulation et dispose d'un tunnel d'urgence parallèle. Le tunnel est soumis à une forte pression des eaux souterraines . Le tunnel reliera Bogotá et sa zone urbaine à la région caféière et au principal port de la côte pacifique colombienne.
  • Le Chicago Deep Tunnel Project est un réseau de 175 km (109 mi) de tunnels de drainage conçus pour réduire les inondations dans la région de Chicago . Commencé au milieu des années 1970, le projet devrait s'achever en 2029.
  • Le tunnel d'eau n° 3 de la ville de New York , commencé en 1970, a une date d'achèvement prévue en 2020 et mesurera plus de 97 km de long (60 mi).

Exploitation minière

Tunnel autrefois utilisé pour l'extraction du charbon à New Taipei , Taiwan

L'utilisation de tunnels pour l'exploitation minière est appelée exploitation par dérive .

Utilisation militaire

Certains tunnels ne sont pas du tout destinés au transport mais sont plutôt des fortifications, par exemple Mittelwerk et Cheyenne Mountain Complex . Les techniques d'excavation, ainsi que la construction de bunkers souterrains et d'autres zones habitables, sont souvent associées à une utilisation militaire pendant un conflit armé ou à des réponses civiles à une menace d'attaque. Une autre utilisation des tunnels était le stockage d'armes chimiques [2] .

Tunnels secrets

Porte d'un compartiment où dormiraient les esclaves en fuite, sur le chemin de fer clandestin

Des tunnels secrets ont permis d'accéder à une zone ou de s'en échapper, comme les tunnels de Cu Chi ou les tunnels de contrebande de la bande de Gaza qui la relient à l' Égypte . Bien que le réseau de chemin de fer clandestin utilisé pour transporter les esclaves évadés était "souterrain" principalement dans le sens du secret, des tunnels cachés étaient parfois utilisés. Des tunnels secrets ont également été utilisés pendant la guerre froide , sous le mur de Berlin et ailleurs, pour le trafic de réfugiés et pour l' espionnage .

Les contrebandiers utilisent des tunnels secrets pour transporter ou stocker des produits de contrebande , tels que des drogues illégales et des armes . Selon les estimations, des tunnels de 300 m (1 000 pieds) élaborés pour le trafic de drogue à travers la frontière entre le Mexique et les États-Unis nécessiteraient jusqu'à 9 mois et une dépense pouvant atteindre 1 million de dollars. Certains de ces tunnels étaient équipés d'éclairage, de ventilation, de téléphones, de pompes de drainage, d'ascenseurs hydrauliques et, dans au moins un cas, d'un système de transport ferroviaire électrifié. Des tunnels secrets ont également été utilisés par des voleurs pour pénétrer dans les coffres des banques et les magasins de détail après les heures de travail. Plusieurs tunnels ont été découverts par les forces de sécurité des frontières à travers la ligne de contrôle le long de la frontière indo-pakistanaise , principalement pour permettre aux terroristes d'accéder au territoire indien du Jammu-et-Cachemire .

L'utilisation réelle des tunnels erdstall est inconnue, mais les théories le relient à un rituel de renaissance.

Tunnels naturels

Vue à travers un tunnel naturel en Corée du Sud
  • Les tubes de lave sont des conduits de lave vidés, formés lors d'éruptions volcaniques par l'écoulement et le refroidissement de la lave.
  • Natural Tunnel State Park (Virginie, États-Unis) comprend un tunnel naturel de 850 pieds (259 m), en réalité une grotte calcaire , utilisé comme tunnel ferroviaire depuis 1890.
  • Punarjani Guha au Kerala, en Inde . Les hindous croient que ramper dans le tunnel (qui, selon eux, a été créé par un dieu hindou) d'un bout à l'autre effacera tous ses péchés et permettra ainsi d'atteindre la renaissance. Seuls les hommes sont autorisés à ramper dans le tunnel.
  • Torghatten , une île norvégienne à la silhouette en forme de chapeau, possède un tunnel naturel au milieu du chapeau, laissant passer la lumière. Le tunnel de 160 mètres (520 pieds) de long, 35 mètres (115 pieds) de haut et 20 mètres (66 pieds) de large serait le trou fait par une flèche du troll en colère Hestmannen, la colline étant le chapeau du roi troll de Sømna essayant de sauver la belle Lekamøya . On pense que le tunnel est en fait l'œuvre de la glace. Le soleil brille à travers le tunnel pendant deux longues périodes de quelques minutes chaque année.
  • De petits "tunnels de neige", appelés terriers , sont créés par les campagnols , les tamias et autres rongeurs pour se protéger et accéder aux sources de nourriture.

Accidents majeurs

Voir également

Les références

Bibliographie

Liens externes