Article de recherche / Research Article

Tunnel sous La Manche (1987–1993) – Géologie et Géotechnique de la partie française

The Channel Tunnel (1987–1993) – Geology and geotechnics of the French side

¹ Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées e. d., directeur de Setec TPI détaché chez Eurotunnel comme directeur des travaux France, comprenant notamment les travaux de génie civil des ouvrages souterrains et des installations terminales situées sur le territoire français, Paris, France
² Académie des Technologies. Associé aux études géologiques et géotechniques du projet de tunnel sous la Manche dès son entrée au Laboratoire des Ponts et Chaussées en mars 1965. Ayant quitté le LCPC en 1982, a participé aux travaux de construction du tunnel au sein du Groupement TMC (GIE Transmanche Construction) comme PDG de SIMECSOL, Paris, France

^* Auteur de correspondance : panet.marc@orange.fr

Résumé

Dès les premières études pour un tunnel à travers la Manche au XIX^e siècle, la continuité des couches de craie sous le détroit franco-anglais avait été établie. Parmi celles-ci, la Craie bleue du Cénomanien fut reconnue comme la couche la plus favorable au creusement d’un tunnel. Sur sa partie française, il s’avérait cependant assez difficile de maintenir les trois tubes d’un tel ouvrage dans la seule strate de Craie bleue, en raison de sa plus faible épaisseur, des failles verticales transversales à l’axe prévu comme aux pendages structuraux. Cependant, la géophysique en mer permit au BRGM de détecter le niveau de la Craie bleue, avec une précision suffisante et ainsi d’optimiser la position des tunnels. Les données géotechniques montrèrent qu’aucune zone plastique ne se formerait autour des tunnels. L’excavation du cross-over sous-marin fut réalisée sous une coque formée par une série de galeries adjacentes remplies par du béton. Les caractéristiques géotechniques de la Craie bleue firent l’objet d’études plus approfondies spécialement pour ces ouvrages. Le franchissement des zones à venues d’eau abondantes, risque majeur pour le projet, fut rendu possible grâce à la mise au point de tunneliers prototypes résistant à une pression d’eau de 10 MPa. La mise au point d’un produit nouveau, le Silacsol, apporta la solution au problème de l’étanchement de la craie, nécessaire pour excaver les galeries transversales. La réalisation d’une enceinte en paroi moulée fut retenue pour protéger le puits de Sangatte et les amorces de tunnels des venues d’eau. Toutes ces solutions techniques innovantes ou réalisées en conditions exceptionnelles contribuèrent aux cadences de creusement très élevées qui furent constatées à l’époque.

Abstract

From the very first surveys conducted to assess the feasibility of a tunnel across the Channel, the continuity across the strait of the chalk layers was established. The Chalk Marl was considered to be the most favourable for any tunnel excavation. On the French section, it was more difficult to maintain the profiles of the three tunnels in the Chalk Marl because the layer was thinner, also because of the presence of vertical faults and a structural dip transversal to the tunnels. However, a geophysical campaign directed by the French Geological Survey allowed to optimise the alignment. Geotechnical data proved that no plastic zone would develop around the tunnels. The French submarine cross-over was excavated under a shell formed by parallel adjacent galleries filled with concrete. For its design, the geotechnical behavior of the Chak Marl was investigated more thoroughly. Large water inflows at the face of the tunnels were the main risk. Prototypes of Tunnel Boring Machines were designed to face water pressures up to 10 MPa. A new grout called Silacsol allowed to watertight the fractured chalk layers for the excavation of the transverse galleries. A large slurry wall surrounding the Sangatte Shaft and the beginning of the tunnels efficiently protected to work against any significant water inflows. All these advances helped to excavate the tunnels at a very high pace compared to those obtained until then.