Un examen des projets haut de gamme de Canlon – Projet de tunnel souterrain de la route Qingdao Shaohai Xiyuan

Résumé​

Les systèmes d'étanchéité constituent la « bouée de sauvetage » des projets de tunnels souterrains, déterminant directement la durabilité structurelle et la sécurité opérationnelle de l'ouvrage d'art. Le tunnel souterrain de la route Qingdao Shaohai Xiyuan, une plaque tournante de transport clé reliant les régions des lacs nord et sud de Jiaozhou Shaohai, a été confronté à de multiples défis, notamment la géologie des sols mous, la construction à travers un lac et la gestion complexe des nœuds. Canlon a atteint l'objectif de qualité « pas d'infiltration, pas de fuite » dans ce projet d'étanchéité grâce à l'innovation technologique et à une gestion méticuleuse, créant un exemple typique dans le domaine de l'étanchéité pour l'ingénierie des transports souterrains.

Aperçu du projet

Le projet de tunnel souterrain de la route Shaohai Xiyuan de Qingdao, construit par le comité de gestion de la station touristique écologique de la province de Qingdao Daguhe et entrepris par la succursale de Shandong de la 22e société de construction métallurgique de Chine, s'étend de l'avenue Zhanqian à l'ouest jusqu'à la route nord de Shaohai à l'est. Il comprend des routes souterraines, des routes de surface et des améliorations de ponts, la section du tunnel souterrain traversant une zone sensible entre les lacs nord et sud de Shaohai. La géologie du projet est principalement composée de limon et d'épaisses couches de sable, et comprend la construction de batardeaux pour la section traversant le lac. L’étanchéité à l’extérieur du tunnel est directement fixée à la couche de nivellement des pieux de support. L'espacement des joints de construction est de 25 à 30 mètres et celui des joints de dilatation est de 50 à 60 mètres. Combiné avec des nœuds complexes tels que des colonnes en treillis pénétrant dans la dalle du toit, cela impose des exigences strictes en matière d'adaptabilité et de fiabilité du système d'étanchéité. Pour atteindre le double objectif d'étanchéité structurelle à long terme et de protection écologique, le projet adopte une solution d'étanchéité intégrée combinant des matériaux personnalisés, des processus innovants et une gestion intelligente, couvrant l'ensemble de la structure du tunnel, l'étanchéité des nœuds et les structures auxiliaires.

Principaux défis de l’imperméabilisation

1. Risque de fuite dans des conditions géologiques complexes :

Le tunnel traverse une épaisse couche de limon et de sable. Ce type de strate est très perméable et présente une faible stabilité. Pendant la construction, le trou a tendance à s'effondrer, ce qui peut entraîner une déviation du coulage du béton. De plus, la déviation de verticalité des pieux de support, qui servent de coffrage extérieur de la paroi latérale principale, affecte directement l’adhérence de la couche imperméable et crée d’éventuels canaux de fuite.

2. Le défi de l’étanchéité des nœuds denses :

Le projet comprend de nombreux joints de construction, joints de dilatation et colonnes en treillis pénétrant dans la dalle du toit. Il y a des joints de construction tous les 25 à 30 mètres. Les contraintes sont concentrées au niveau de ces articulations et les interfaces structurelles sont complexes. Les méthodes traditionnelles de scellement sont difficiles à adapter aux exigences de tassement et de déformation. Couper les colonnes en treillis présente un défi encore plus grand pour arrêter les fuites d'eau.

3. Interférence de qualité due à des opérations qui se chevauchent :

Avec seulement 4 mètres entre les supports des fosses de fondation, la construction d'étanchéité a été réalisée en même temps que l'installation des supports en acier et des filières en acier, ce qui a entraîné des joints fréquents de la membrane . Une mauvaise connexion des procédures pourrait facilement endommager la couche imperméable. De plus, la construction du batardeau dans la section de traversée du lac devait prendre en compte à la fois les performances d'étanchéité et la protection écologique, augmentant encore la complexité de la construction.

Solutions d'étanchéité personnalisées

1. Système d’étanchéité principal :

La « technologie d'imperméabilisation à adhésif inverse pré -appliquée pour l'ingénierie souterraine » est adoptée, en utilisant la membrane d'étanchéité auto-adhésive en polymère MBP-P de « Canlon » pré- appliquée + la membrane d'étanchéité auto-adhésive en polymère MBP-W comme principal système de couche d'étanchéité. Ce système d'étanchéité est construit à l'aide de la « méthode d'adhésif inversé pré - appliquée », posée sans serrer sur la couche de base, qui peut former une liaison solide avec le béton coulé ultérieurement, résistant efficacement au tassement et à la déformation de la couche de base. Même si la couche d’étanchéité est partiellement endommagée, les propriétés adhésives inversées peuvent empêcher les infiltrations d’eau. Sur la surface de la couche de nivellement des pieux de support, un matériau d'étanchéité cristallin pénétrant à base de ciment est utilisé conjointement. Ses principes actifs cristallisent au contact de l'eau et pénètrent profondément dans les pores capillaires du béton pour obtenir une imperméabilisation auto-cicatrisante, formant une « double barrière » avec la membrane.

2. Matériau d'étanchéité des nœuds :

Pour les joints de construction et les joints de dilatation, une combinaison de « waterstop en caoutchouc + mastic » est adoptée. Le waterstop est constitué d'un matériau résistant au vieillissement et hautement élastique et est pré-encastré pour assurer une déformation synchrone avec la structure. Les espaces des joints de dilatation sont remplis de mastic flexible, qui possède à la fois une adhérence et une extensibilité pour s'adapter aux différences de tassement du sol. Aux endroits où les colonnes en treillis pénètrent dans la dalle de toit, des anneaux d'étanchéité en métal sur mesure et des anneaux en caoutchouc gonflables à l'eau sont utilisés pour former une structure d'étanchéité multicouche afin de bloquer les chemins de fuite verticaux.

3. Interférence de qualité due à des opérations qui se chevauchent :

Avec seulement 4 mètres entre les supports des fosses de fondation, la construction d'étanchéité a été réalisée en même temps que l'installation des supports en acier et des filières en acier, ce qui a entraîné de fréquents joints du matériau laminé. Une mauvaise connexion des procédures pourrait facilement endommager la couche imperméable. De plus, la construction du batardeau dans la section de traversée du lac devait prendre en compte à la fois les performances d'étanchéité et la protection écologique, augmentant encore la complexité de la construction.

Durant la construction, l'équipe technique de Canlon a mis en œuvre un processus de construction raffiné pour différents scénarios. Pour les canaux de fuite potentiels, un processus en quatre étapes : « prétraitement de la base – pose de la membrane – renforcement de liaison – construction de la couche de protection » a été exécuté. Pour les nœuds complexes, des processus de traitement spéciaux ont été appliqués. Parallèlement, des mesures de protection inter-opérations ont été mises en place . Le processus de construction a été optimisé grâce à la technologie BIM, clarifiant l'intervalle de temps et le plan d'évitement spatial entre la construction d'étanchéité et l'installation du support en acier. Des couches de protection temporaires ont été utilisées pour recouvrir la membrane posée afin d'éviter les dommages dus aux collisions mécaniques. Lors de la construction du batardeau dans la section de traversée du lac, une géomembrane imperméable a été posée simultanément pour former un système d'étanchéité continu avec la couche d'étanchéité du tunnel, en tenant compte à la fois des exigences d'étanchéité et d'isolation écologique.

Résultats de la mise en œuvre et valeur de l’industrie

Les travaux d'étanchéité du projet ont été soumis à des tests approfondis et ont atteint l'objectif de « zéro fuite ». Aucun point de fuite n'a été trouvé dans la structure principale du tunnel ou dans les joints. Le matériau cristallin pénétrant à base de ciment a formé des joints cristallins évidents au niveau des fissures locales du béton, démontrant d'excellentes propriétés d'auto-guérison. Après six mois de surveillance de suivi, la force d'adhérence de la couche imperméable à adhésif inverse pré - appliquée est restée stable et il n'y a eu aucune rupture d'étanchéité même lorsque les joints de dilatation ont connu une expansion maximale de 30 mm. L’effet imperméabilisant aux points de pénétration des colonnes en treillis a résisté à l’épreuve des niveaux d’eau élevés lors de fortes pluies. Le système de prévention des infiltrations de batardeaux dans la section traversant le lac a efficacement empêché l'eau du lac de s'infiltrer dans la zone de construction sans polluer les plans d'eau environnants, réalisant ainsi une situation gagnant-gagnant en matière d'imperméabilisation et de protection écologique.

Ce projet marque la première application intégrée de l'industrie de « technologie anti-adhérence pré- appliquée + matériaux cristallins + gestion BIM » dans un tunnel souterrain traversant un lac . Sa solution d’imperméabilisation pour les sols mous offre une expérience reproductible pour des projets similaires. La technologie d'arrêt d'eau des joints de colonnes de grille développée par le projet et le système de traitement des joints de construction dense ont résolu efficacement le problème d'étanchéité des joints complexes dans l'ingénierie souterraine, comblant ainsi une lacune dans la technologie régionale d'imperméabilisation des joints de tunnels à sols mous. Simultanément, son modèle de gestion de la qualité « conseil d'échantillonnage + tests à trois niveaux + traçabilité intelligente » fournit un paradigme standardisé pour le contrôle qualité de l'étanchéité de l'ingénierie souterraine, démontrant la valeur pratique de la technologie permettant les projets d'étanchéité.