Effect of tunneling on pile foundations : Greater Paris Express case
Effet de la construction des tunnels sur les fondations profondes : cas du Grand Paris Express
Résumé
Within the framework of the Grand Paris Express, a full-scale experiment was conducted in order to better understand the effect of tunneling on pile foundations. The experiment was the main element of a research project called TULIP, coordinated by the Société du Grand Paris, with Université Gustave Eiffel, ENTPE and CETU. The project involved the instrumentation of three piles and the surrounding soil in the influence zone of metro line 16. In the first part of this manuscript, soil surface and subsurface displacements and pore pressure around the tunnel are analyzed. The measurements showed the importance of the pore pressure and the TBM driving process on the soil response. Regarding the piles, displacements, axial forces, axial friction and bending moments were calculated. Pile behavior was affected by the position of the pile with respect to the tunnel, the applied load and the bearing capacity. In the TULIP project, a benchmark was organized to predict the impact of the earth pressure balance tunneling on one of the piles of this experiment. The main objective was to compare the different practices adopted in the industry to deal with this kind of complex problems. The benchmark revealed a considerable diversity on the type of model to adopt regarding the piles, excavation process and the conditions at the soil-pile interface.In the last part of this manuscript, numerical calculations are presented; they were performed with two different numerical methods for the simulation of the excavation process: the first one consists in imposing a deformation whereas the second one consists in combining stress relaxation and applied pressures along the TBM. The coefficient of earth pressure at rest K0 was introduced in the imposed deformation method to improve soil and pile responses. The different models estimated well soil and pile settlements with differences in the transverse trough and the axial forces in the piles. Parametric analyses were performed with the imposed deformation method to study the effect of the applied load and the transverse position of the pile on its behavior. The numerical results were used to develop a computational formula to calculate the pile settlement at any transverse position as a function of soil settlement, applied load and bearing capacity. This method provides more efficient predictions of pile behavior (settlements and axial forces generated by the excavation) than the influence zones presented in the literature
Dans le cadre du projet Grand Paris Express, une expérimentation en vraie grandeur a été réalisée dans le but de mieux comprendre l’effet du creusement sur les pieux isolés. L’expérimentation fait l’objet d’un projet piloté par la Société du Grand Paris, le projet TULIP, auquel ont participé l’Université Gustave Eiffel, l’ENTPE et le CETU. Le projet comporte l’instrumentation du sol et de trois pieux dans la zone d’influence du tunnelier de la ligne 16 du Grand Paris Express.Dans la première partie de ce mémoire, on présente l’analyse des mesures in-situ : les déplacements en surface et en profondeur et les pressions interstitielles sont examinés. Les mesures ont montré l’effet prépondérant des pressions interstitielles et des conditions de pilotage du creusement sur la réponse du sol. En ce qui concerne les pieux, les déplacements, les efforts axiaux, le frottement et les moments sont calculés. Le comportement est affecté par la position du pieu par rapport au tunnel, la charge appliquée et la capacité portante. D’autre part, dans le cadre du projet TULIP, un exercice de prévision de l’impact du tunnelier sur un des pieux de cette expérimentation a été organisé, afin de mobiliser la profession autour de cette problématique, et de comparer les différentes pratiques. Cet exercice permet de tirer plusieurs enseignements concernant la prévision de l’impact du creusement sur des pieux isolés. Il a notamment révélé une grande variété d’approches pour la modélisation des pieux, du creusement et des conditions d’interface sol-pieux. Dans la dernière partie de ce travail, des calculs numériques sont effectués avec deux méthodes différentes pour simuler le creusement : la première consiste à imposer une déformation dans la zone à excaver, la deuxième consiste à appliquer un déconfinement et des pressions variables le long du tunnelier. Le coefficient des terres au repos K0 est introduit dans la méthode de la déformation imposée pour améliorer la réponse du sol et des pieux. Les différents modèles ont permis de bien reproduire les tassements du sol et des pieux avec des différences au niveau de l’extension transversale du tassement et les efforts axiaux dans les pieux. Des études paramétriques ont été effectuées avec la méthode des déformations imposées sur l’effet de la charge appliquée et la position transversale du pieu. À partir des résultats expérimentaux et numériques, nous avons proposé une formulation pour calculer le tassement d’un pieu à n’importe quelle position transversale en fonction du tassement du sol, de la charge appliquée et de la capacité portante. Cette méthode fournit des éléments plus précis pour la prédiction du comportement des pieux (tassements et efforts axiaux générés par le creusement) que les zones d’influence présentées dans la littérature
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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