Un voyage rocheux à Seattle pour le MudHoney TBM

Mar 24, 2023

Les membres du groupe de rock grunge de Seattle Mudhoney se tiennent devant leur homonyme TBM.Photo avec la permission de Seattle Public Utilities

Les tunneliers remplis de superlatifs ne sont pas nouveaux à Seattle. De la tristement célèbre taupe qui a creusé un nouveau tunnel sur la State Route 99 à une poignée de tunneliers ouvrant une nouvelle voie pour l'expansion agressive du train léger sur rail de Sound Transit, creuser un tunnel sous la ville du nord-ouest du Pacifique est presque monnaie courante.

Mais dans aucune expérience de tunnelier à Seattle - ou ailleurs en Amérique du Nord, d'ailleurs - un tunnelier n'a heurté un rocher de la taille de celui touché par MudHoney, une machine de 21 pieds et 8 pouces de diamètre creusant un 2,7 miles, 18 pieds, 10 pouces. tunnel de diamètre interne des quartiers de Seattle de Ballard à Wallingford.

Le projet de qualité de l'eau du canal maritime de 570 millions de dollars est un effort conjoint entre les services publics de Seattle et la division de traitement des eaux usées du comté de King qui, une fois terminé, collectera et retiendra jusqu'à 30 millions de gallons d'eaux pluviales et d'eaux usées qui, autrement, déborderaient dans la voie navigable du canal maritime de Seattle.

Le cœur du projet est un tunnel de 2,7 milles qui sera alimenté par cinq puits verticaux qui collectent les eaux pluviales et les eaux usées et les envoient de 40 à 80 pieds sous terre. Le projet comprend également deux tunnels supplémentaires de 8 pieds de diamètre et un système ferroviaire utilisé pour transporter le matériau extrait et apporter des segments de tunnel.

Les équipages élaborent un segment construit derrière le MudHoney TBM. Tous les 5 pieds d'alésage se traduisent par un arrêt pour installer un anneau en béton. Photo avec l'aimable autorisation de Seattle Public Utilities

Le TBM chargé du travail a été nommé d'après le groupe de grunge phare de Seattle Mudhoney lors d'un vote en ligne. Le tunnelier à face pressurisée à pression de terre a été fabriqué en Allemagne en 2020 et a commencé ses travaux l'année suivante.

MudHoney comprend un bouclier de 31 pieds et 2 pouces de long et 18 couteaux à double disque, 48 grattoirs et 16 couteaux à godet sur la tête de coupe. Des équipes de 10 à 15 personnes exploitent le tunnelier dans une salle de contrôle et à l'intérieur de l'avant du tunnelier. Chaque 5 pieds de forage se traduit par un arrêt pour installer un anneau en béton, comme la façon dont les équipes construisent traditionnellement les tunnels Sound Transit.

Le tunnelier devrait terminer son voyage souterrain d'ici l'été 2023, mais pas grâce au rocher qu'il a heurté en cours de route.

Ce rocher en question s'étendait jusqu'à 12 pieds de diamètre et courait 10 pieds de long. "Ce qui a rendu ce rocher unique, autre que sa taille, c'est sa force", explique Fabrizio Fara, directeur de projet de Lane Construction Co. responsable du tunnelage, "avec une partie du rocher au-dessus de 47 000 psi en résistance à la compression non confinée".

Lorsque le tunnelier a heurté le rocher, la tête de coupe a été "considérablement endommagée". Les outils de coupe ont été remplacés dans des conditions hyperbares et les dommages structurels à la tête de coupe ont également été réparés. "La plupart des dégâts se trouvaient à l'avant de la tête, ce qui signifie que toutes les réparations devaient être effectuées depuis l'extérieur de la tête de coupe", explique Fara.

Lane Construction a conçu, planifié et exécuté l'excavation d'une zone de sauvetage, à environ 50 pieds sous la surface du sol. La niche a été creusée à la main depuis l'intérieur de la tête de coupe du tunnelier, et les mineurs et les mécaniciens ont pu accéder et terminer la réparation structurelle du tunnelier. Une "campagne substantielle d'amélioration du sol a été réalisée avant le creusement de la caverne de travail pour assurer la stabilité du sol tout au long de la réparation".

L'équipe a terminé avec succès le forage du rocher en mai 2022.

Les équipes ont répandu des matériaux de remblai à la base de l'un des puits qui transporteront les eaux usées et les eaux pluviales dans le nouveau tunnel de stockage. Photo avec l'aimable autorisation de Lane Construction

Depuis les années 1800, plus de 150 tunnels couvrant plus de 70 miles ont été construits à Seattle pour les égouts, les couloirs de services publics et les besoins de transport. Le dernier tunnel survient alors que Seattle et le comté de King doivent se conformer aux autorités fédérales et étatiques pour réduire la pollution due aux débordements d'égouts unitaires.

Dans la conception actuelle, les eaux de ruissellement et les eaux usées traversent le même système dans les quartiers touchés par le projet - Ballard, East Ballard, Fremont, Queen Anne et Wallingford - ce qui entraîne le risque que de fortes pluies dépassent les capacités du système et déversent des eaux usées non traitées dans les voies navigables publiques. En détournant les trop-pleins - généralement environ 90 % d'eaux pluviales et 10 % d'eaux usées - vers les nouveaux puits, le tunnel de stockage réduira la pollution par débordement de plus de 75 millions de gallons par an.

Fara dit que la majeure partie du tunnel traverse un matériau de till glaciaire, composé de dépôts denses d'argile, de limon, de sable et de gravier, avec parfois des galets et des rochers. En raison de la présence potentielle de rochers jusqu'à 10 pieds, la tête de coupe a été conçue avec un faible rapport d'ouverture similaire aux têtes TBM en roche dure. La partie centrale était également équipée d'une série de fraises à disque plutôt que d'un "nez" qui est généralement utilisé dans les sols plus mous.

Le 2,7 milles, 18 pieds, 10 pouces. le tunnel gérera les eaux pluviales et les eaux usées de débordement qui, autrement, déborderaient dans la voie navigable du canal maritime de Seattle. Photo avec l'aimable autorisation de Seattle Public Utilities

Avec la menace de rochers - même ceux qui ne mesurent pas 12 pieds de diamètre - tout au long du parcours, Fara dit que le tunnelier est équipé d'un système de détection de rochers, qui est également un projet de recherche en collaboration avec la Colorado School of Mines. "Ce système dispose d'une série de transducteurs qui peuvent aider à détecter la présence d'un rocher devant le tunnelier pendant son fonctionnement", dit-il.

Sachant que le tunnelier allait faire face à des conditions de sol similaires à celles des anciennes machines utilisées dans les projets de Seattle, Dan Dreyfus, responsable de la conception de Delve Underground, qui fait partie de l'équipe du projet de tunnel, explique que MudHoney a des critères de conception et de performance similaires à ceux des autres tunneliers créés pour la région de Seattle. Alors que Bertha a créé un tunnel de 57,5 ​​pieds de diamètre pour la SR 99, le diamètre du projet de canal maritime correspond aux tunnels de transport léger sur rail de la région.

"Le contrat était nécessaire pour concevoir et configurer la tête de coupe pour permettre une excavation efficace à travers des sols de till glaciaire très variables et abrasifs, ainsi que pour pouvoir extraire des rochers, qui se trouvent généralement dans les dépôts de till glaciaire", dit-il.

La conception et la configuration de la tête de coupe de la machine ont abouti à une combinaison de fraises à disque et d'outils de ripper "stratégiquement placés pour permettre la pénétration à travers les sols abrasifs avec des galets et des rochers, équilibrés avec un espacement suffisant des outils et des ouvertures de la tête de coupe pour permettre un conditionnement et un mélange appropriés dans tous les types de sol prévus. . "

En insérant du polymère dans le sol pendant l'excavation, la boue résultante est ensuite envoyée via un tapis roulant derrière le tunnelier et expédiée par voie ferrée avant d'être finalement transportée vers une carrière de gravier dans le comté voisin de Snohomish.

pour le projet de qualité de l'eau du canal maritime à Seattle comprenait l'abaissement du tunnelier de 21 pieds et 8 pouces de diamètre dans le point de lancement dans le quartier Ballard de Seattle. Photo avec l'aimable autorisation de Seattle Public Utilities

En réponse à la menace de mouvement du sol, Fara affirme que les vibrations et les tassements induits par le tunnelier sont "extrêmement faibles, presque négligeables". Le long de l'alignement du tunnelier, une série d'instruments surveillent les conditions avant, pendant et après le passage du tunnelier, y compris la surveillance de plus de 200 structures au-dessus du chemin du tunnel. Les instruments offrent une indication de tout impact potentiel causé par les activités de creusement de tunnels. "Jusqu'à présent, aucun impact n'a été observé à la surface", a déclaré Fara.

Keith Ward, responsable du projet Ship Canal Water Quality pour Seattle Public Utilities, a déclaré que les progrès du tunnelage se poursuivaient. "Le tunnelier devrait atteindre le puits de réception entre mai et juin 2023", précise-t-il. Mais vers la fin de la ligne, MudHoney a une autre zone unique à traverser.

Le tunnelier traversera une section où 18 tirants de tendon en acier ont été installés pour l'excavation d'un bâtiment à proximité il y a des années. Les tendons ont déjà été détendus, mais les équipages disent qu'ils pourraient encore avoir un impact sur le tunnel. Les tirants seront partiellement retirés de l'alignement du tunnelier avant que le tunnelier n'approche de l'emplacement.

L'ensemble du projet, qui comprend une nouvelle station de pompage à Ballard, ouvrira probablement ses portes en 2026. Le financement provient en partie du Département de l'écologie de l'État de Washington et de l'Agence de protection de l'environnement par le biais du Fonds renouvelable de l'État et des prêts de la Loi sur le financement et l'innovation des infrastructures hydrauliques. Les projections initiales des coûts du projet sont déjà passées de 423 millions de dollars à 570 millions de dollars, en grande partie grâce aux problèmes liés à la pandémie et à la grève du béton de Seattle, avec une attente que de nouvelles augmentations jusqu'à 14% sont encore possibles, en partie grâce au travail du bloc.

Tim Newcomb est un journaliste de journaux et de magazines basé dans l'ouest de Washington, couvrant la conception et la construction de bâtiments et de transports dans le nord-ouest.