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Station de mĂŠtro Marienplatz Munich, extension du quai de gare Creusement avec congĂŠlation du sol

Visualisation: Lang Hugger Rampp GmbH Architekten

Station de mÊtro Marienplatz – visualisation

La station de métro Marienplatz est le nœud de communication le plus fréquenté dans le réseau de transport régional de Munich. La possibilité de changer entre les trains des lignes de métro U3 et U6 et les trains express régionaux ainsi que la situation de la station dans le cœur de Munich génèrent un grand nombre de passagers.

Après la décision en 2001 de construire un nouveau stade de football à Fröttmaning, lié par le métro U6 au centre ville, il a été clair: avant la Coupe du Monde en 2006 tenue en Allemagne, la station Marienplatz, qui avait déjà touché à ses limites de capacité, devrait être élargie.

L’objectif a été d’obtenir une séparation des flux des passagers. Le résultat après examen de différents concepts a été une solution de deux tunnels de délestage, parallèles aux quais et y liés par onze travers-bancs en forme de galléries, qui doublent la surface des quais existants.

La construction a signifié d’intervenir dans le sol à seulement dix mètres en dessous de l’hôtel de ville de Munich. Le bâtiment historique susceptible n’a en aucun cas dû être endommagé par des tassements. Une méthode de creusement a été choisie qui a compris la congélation partielle du sol afin de nettement diminuer l’intervention dans le sol et qui a offert de grands avantages en ce qui concerne les risques de sécurité.

SSF Ingenieure a été responsable du projet définitif entier de cette offre alternative et a été décerné en 2005 le prix d’ingénierie de la Chambre Bavaroise des Ingénieurs en Génie Civil pour l’élargissement de la station de métro Marienplatz.

Le sol La couche supérieure consiste en gravillon fin et gros. Le niveau de la nappe phréatique n’est pas continue, il ne faut tabler que sur quelques aquifères de formation quaternaire dû aux eaux pluviales infiltrées. Dans l’argile et le silt en dessous il y a deux couches composées de sables fins et moyens qui retiennent de l’eau et qui sont 7,5 m à 12 m épaisses. Ces couches contiennent de l’eau phréatique qui est sous haute pression (eau pressurisée). Il n’a pas été facile de s’occuper des vestiges de la première construction de métro des années 1966 à 1970. De nombreux puits filtrants et différents niveaux de la nappe phréatique n’ont pas été démontés d’après l’état de l’art moderne et ont été difficiles à retrouvés.

Le processus de construction Derrière l‘hôtel de ville deux puits d’attaque ovales ont été construits. Chaque fois deux pieux forés intersectés avec un diamètre de 1,2 m et jusqu’à 30 m profonds ont été rigidifiés avec un anneau supplémentaire en béton armé à l’entrée du tunnel pour les faire résistants à la poussée des terres. Deux galléries pilotes ont été excavées pour la congélation du sol. Ces galléries d’environ 100 m de longueur ont eu un diamètre intérieur de deux mètres et ont été fabriquées avec des anneaux préfabriqués en béton armé qui ont été poussés par le puits d’attaque dans la terre. Le caisson de travail de l’engin d’abattage au début du creusement a été mis en surpression afin de tenir à l’écart les couches d’eau phréatique de 2 à 5 m d’épaisseurs dans les sédiments de sable.

Congélation du sol Initialement, l’élargissement de la station de métro a été prévu avec abaissement de la nappe phréatique, entraînant de nombreux puits horizontaux pour drainer le sol. Les tassements du sol causés par cette méthode auraient dû être corrigés par d’amples injections de compensation.

L’offre présentée par SSF Ingenieure de concert avec l’entreprise de construction, consistant en un creusement avec congélation du sol en tant qu’alternative à la méthode mise en adjudication, a remporté le marché vu les améliorations économiques et techniques apportées.

Avec la congélation du sol, les puits horizontaux ne sont plus nécessaires. En même temps la stabilité du sol est augmentée par les couches congelées en dessous des faîtes ce qui facilite

Section des quais U3 / U6 en direction sud 1 Quai existant 2 Nouveau quai dans le tunnel de délestage Pour creuser le tunnel de délestage, il a fallu:

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3 Galléries pilotes pour installation de puits et congélation 4 Tubes de congélation 5 Sol congelé en tant qu’écran de protection pour le creusement 6 Petits puits pour drainage du sol 7 Cintres 8 Béton projeté – couche extérieure, 30 cm 9 Drainage du sol 10 Bord inférieur de la calotte

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Graphique : ediundsepp

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1 Creusement des galléries pilotes 2+3 Creusement du tunnel 4 Percée dans le tunnel existant 5 Section du quai

Images: 1 - 4 Max Bögl GmbH & Co. KG / 5 SSF Ingenieure AG

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considérablement le creusement des tunnels de délestage et contribue à la minimisation des risques de tassement dans la zone de l’hôtel de ville historique. De la gallérie pilote, 654 forages de congélation avec un diamètre de 88,9 mm et une longueur totale d’environ 4 000 m ont été percés. Le sol a été congelé par deux installations de congélation au dioxyde de carbone et à l’ammoniac avec une capacité de 275 KW et contenant du chlorure de calcium comme agent de congélation à moins 38 °C. La congélation s’est fait de façon intermittente toujours adaptée au progrès du creusement. Cette mesure a été surveillée par 180 sondes de température permettant un contrôle ciblé des températures afin d’éviter de larges soulèvement par la congélation – l’eau gelée se dilate jusqu’à 9 pour cent.

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Remplissage Gravillon Sable, sec Sable, saturé d‘eau Marne (très imperméable) Sol congelé

1 Construction de deux puits d‘attaque 2 Creusement des galléries pilotes 3 Congélation du sol, décompression de la nappe phréatique 4 Creusement du tunnel

Graphique: ediundsepp d‘après SSF Ingenieure AG / Max Bögl GmbH & Co. KG

Les tunnels de délestage En dessous de l’écran congelé, les deux tunnels ont été creusés avec béton projeté. Le progrès de l’avancement cyclique (calotte, gradin, fond) à une section d’excavation de 50 m carrés uniformes a été de deux mètres par 24 heures. Une particularité a été la position tangentielle aux quais existants. Afin de les connectés, il a fallu dégager les éléments en acier des anciens parois toujours dans le sol. Puis, 15 cm de la couche en béton extérieure ont été enlevés. L’armature a été liée à l’ouvrage existant par des chevilles spéciales. Onze travers-bancs lient les nouveaux tunnels aux anciens quais. Les deux travers-bancs, se trouvant aux doubles couches de béton armé de 2,5 m d’épaisseur des tunnels existants, ont été effectués avec des scies à diamant et ont été réalisées en plusieurs étapes pour des raisons de la statique. Les blocs en béton découpés ont pesé environ 40 tonnes; des installations spéciales hydrauliques les ont tiré dans le tunnel de délestage où ils ont été coupés en morceaux et enlevé par le puits d’attaque.

Connexion imperméable et couche intérieure Etant donné que les quais sont entièrement dans la nappe phréatique, la connexion entre nouvelle construction et ouvrage existant est imperméable. La couche extérieure en béton projeté a été complétée par une couche intérieure en béton armé, imperméable et épaisse de 50 cm.

L’opération des métros était maintenue pendant toute la construction. Il n’a presque pas eu de restrictions pour les passagers. Seulement pendant la phase du percement des travers-bancs aux quais, ils ont dû subir un rétrécissement des quais et des couloirs de liaison.

Donnés Marienplatz Client

Ville de Munich, Département de la Construction / Métros

Longueur du tunnel

103 m / 95 m

Section d’excavation

50 m2

Période de construction

2003 – 2006

Méthode de construction

Creusement du tunnel avec travers-bancs à l’ouvrage existant, construction avec galléries pilotes, congélation du sol et décompression de la nappe phréatique

SSF Ingenieure

Offre alternative / projet définitif

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Au cours de l’appel d’offres européen, l’offre alternative de SSF a entraîné les modifications suivantes (le plan étant resté inchangé):

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Nouveau hôtel de ville

- puits d’attaques ovales - galléries pilotes supplémentaires pour la congélation du sol en dessus des faîtes du tunnel - congélation du sol et décompression du deuxième niveau de la nappe phréatique

Tunnels de délestage

Graphique: ediundsepp

Marienplatz

Quais existants et couloirs de liaison aux trains régionaux et à la surface voies des métros U3 / U6 Puits d’attaque avec galléries pilotes pour le creusement des tunnels Connexion aux trains régionaux

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Photo du couverture: Carsten Kykal - Fotolia.com

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