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Tracé, géologie, hydrologie , tunnelier, technique de protection des ouverages en surface
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MCHANTIERS/WORKSITES
331
M
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
Le trac, la gologie et-le tunnelier-
Trac
En fonction des limitations imposes
par les constructions existantes en sur-
face, il a t prvu deux types dou-
vrages : en souterrain (tunnels) et en
arien (viaducs). Concernant les
ouvrages souterrains, il sagit soit de
vritables tunnels raliss avec un tun-
nelier pression de terre (EPB-Shield)
soit de faux tunnels excuts en
tranche couverte labri de parois
moules.
La solution ciel ouvert a t appli-
que aux zones de banlieue o lurba-
nisation plus lgre et lexistence de
grandes artres permettent de
construire des viaducs.
La mthode de construction en tun-
nel profond correspond la traverse
du centre historique de Brescia et au
passage sous certaines infrastructures
existantes pour lesquelles toute autre
solution tait impossible. Au total il est
prvu 18 stations dont certaines,
situes dans le centre historique, trs
profondes.
parts of the line underground in tun-
nels and parts overhead on a viaduct,
in consideration of the limitations
imposed by the pre-existing surface
elements.
Le mtro de Brescia (Italie)Etudes de projet et analyse rtroactive
The Brescia underground (Italy) Project studies and back-analysis
La future ligne de mtro de Brescia stend sur environ 13 km et traverse toute la zone urbaine de lagglomration, dans la direction Nord-Sud sur les 8 premiers kilomtres puis Est-Ouestsur la longueur restante.
The future Brescia underground line extends along a route of about 13 km, crossing the metropolitan area of the city completely. It has a N-S direction for the first 8 km and then runsE-W for the remaining part.
Paolo MERCANTIStone Spa
Andrea BELLOCHIOStone Spa
Rosanna SICILIAStone Spa
Route, geology and-the machine-
Route
Two types of work were planned -
Figure 1 - Extrait de la carte montrant le trac du mtro de Brescia / Map extract of the route of the Brescia underground.
A
stald
i S.p
.A.
N
331a344BRESCIA_Mise en page 1 02/09/11 09:05 Page331
332 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
Gologie
La zone urbaine de Brescia se situe au
pied de la partie terminale du Val
Trompia et concide avec le cne allu-
vial de la rivire Mella son dbouch
sur la plaine de Lombardie ; morpho-
logiquement, elle se prsente en gros
comme une plaine. Les collines qui
entourent la plaine de Brescia sont des
formations sdimentaires du Mso-
zoque, essentiellement de nature
marno-calcaire. Ces formations rsul-
tent de dplacements dus des che-
vauchements caractre rgional et,
localement, des failles transversales.
La zone concerne correspond une
formation msozoque fortement mar-
que par un processus drosion du
Cnozoque et remplie de dpts allu-
vionnaires disposition variable de
subhorizontale localement incline.
Les processus morphogntiques qui
ont profondment modifi cette zone
peuvent dans lensemble tre schma-
tiss comme une expansion de glaciers
qui, dans les formations msozoques,
provoque des phnomnes intenses
et gigantesques de broyage et de
transports solides ; le travail des cours
deau, en contribuant la destruction
des formations msozoques et
miocniques, a remodel les dpts
glaciaires, leur donnant ainsi des carac-
tristiques granulomtriques complexes.
Au plan lithologique, ces dpts sont
composs de sables, graviers et galets
dans une matrice argilo-limoneuse
plus ou moins importante, parfois plus
abondante. Cest sur ce type de terrain
quest situ le cur de la ville de Brescia.
Lanalyse dtaille des dpts situs
au-dessus de la base carbonifre qui
forment le cne alluvial de la Mella
conduit distinguer trois horizons sdi-
mentaires, avec des dpts subhorizon-
taux et de frquentes htrognits
parmi les lithotypes en prsence dues
des variations lors des processus
rosion-dpt. Ces trois horizons, du
plus superficiel sur lequel reposent
les structures urbaines au plus pro-
fond, prsentent les caractristiques
granulomtriques suivantes :
sables et graviers (Groupe R Plis-
tocne suprieur Olocne) ;
conglomrats avec intercalations
limono-argileuse (Groupe 1 Plis-
tocne) ;
zone argilo-limoneuse avec des len-
tilles sablo-graveleuses (Groupe 2
Villefranchien).
En gnral, 85 % des sols se situent
dans les classes G et S du Systme
Unifi USCS ; suivant la classification
AASHO M 145-49, les classes les plus
reprsentes sont les classes A1 et
A2-4, avec quelques zones spora-
diques en A2-6 toutefois peu reprsen-
tatives et localises.
Le long du trac, il nexiste pas de
variations granulomtriques significa-
tives sauf du Nord au Sud o les sols
sont de plus en plus grossiers jusqu
la zone de dpt o la composante
argile-silt est totalement absente et o
les matriaux, bien rpartis sur le plan
granulomtrique, prsentent une
matrice compose de sable fin et dun
squelette grossier trs rigide. La frac-
tion limono-argileuse, quand elle existe
(c'est--dire surtout dans les couches
superficielles remanies successive-
ment), varie de peu plastique pas du
tout plastique.
Les natures de terrain rencontres sur
le trac sont rsumes ci-aprs :
Groupe R : alluvions de nature erra-
The first case includes the creation
of natural tunnels produced by mecha-
nical full section excavation with a TBM
machine able to apply back pressure
to the digging face, so an Earth Pres-
sure Balance Shield (EPB-S).
The second production type provides
for artificial tunnels excavated bet-
ween bulkhead apertures. An open
solution was adopted for the part of
the route outside the city centre, in
areas of lesser impact, in which the
lower degree of urbanisation and the
existence of main roads allow the
creation of viaducts.
The deep tunnel solution is closely
linked to crossing the historic centre
of the city and the interference of
some pre-existing infrastructures,
which would be impossible to sur-
pass otherwise. In total, 18 stations
are planned with those in the city
centre underground.
Geology
The urban area of Brescia is in the
foothills at the end of Val Trompia
coinciding with the alluvial fan of the
River Mella, at its outlet onto the
Lombard plain and, overall, has the
morphology of a plain. The hills
around the Brescia plain consist of
Mesozoic sedimentary formations
mainly of a limestone-marl nature.
These formations are distributed with
thrust of a regional nature and locally
with transverse faults. The area
concerned features a Mesozoic
strongly marked by Cenozoic erosion
processes and filled with alluvial
deposits which have a sub-horizontal
to locally inclined attitudes. The mor-
phogenetic processes that have
profoundly changed the sector in
question can be schematised as
expansion of the glaciers which, in
Mesozoic formations, caused intense
and enormous processes of demoli-
tion and transport of solids; the work
of water-courses, contributing to the
dismantling of the Mesozoic-Mioce-
nic formations, remodelled the glacial
depositional layers, giving them a
complex granulometric relationships.
Lithologically, these deposits are
formed by sand with gravel and peb-
bles of a more or less scarce and, at
times, more abundant silt-clay matrix.
The urban nucleus of Brescia is on
this ground.
Detailed analysis of the alluvial depo-
sit forming the fan of the River Mella,
resting on the carbonate base, three
sedimentary horizons can be reco-
gnised with sub-horizontal deposits
and frequent heteropy among the
lithotypes present due to variations
in the erosion-depositional processes.
These three horizons, from the most
superficial on which the urban struc-
ture is resting to the deepest, granu-
lometrically feature:
a gravelly-sandy unit (Unit R, Late
Pleistocene-Holocene);
a conglomeratic unit with silt-clay
intercalations (Unit 1 - Pleistocene);
a clay-loam unit containing sandy-
gravel lenses (Unit 2 - Villafran-
chian).
In general, 85% of the land falls into
classes G and S, according to the
USCS Unified System classification;
following the AASHO M 145-49 clas-
sification, the classes most represen-
ted fall into A1 and A2-4 with sporadic
episodes of A2-6, however localised
and not very representative.
CHANTIERS/WORKSITES M
Figure 2 - Rpartition en pourcentage des sous-groupes du groupe 2 / Distribution by percentage of the sub-groups of unit 2.
2G 2GS 2GSL
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
tique et htrogne avec prvalence
de graviers polygniques et de galets
dans une matrice abondante de
sables limoneux bruns. La puissance
de cette couche excde rarement 5
mtres ;
Groupe 1 : silts sableux et argile
limoneuse enrobant des graviers
moyens fins et quelques rares
galets ; ce sont des lentilles isoles
ne dpassant presque jamais 5
mtres ;
Groupe 2 : certainement la plus
caractrise, elle-mme divise en
sous-couches selon la nature et la
quantit de matrice sablo-limoneuse :
graviers htromtriques, polyg-
niques, avec galets, entours dune
matrice sablo-limoneuse (Tab. 1) ;
Groupe 3 : sables limoneux, de
moyens fins, avec graviers polyg-
niques arrondis :
- densit relative moyenne DR : 55
60 %
- Caractristiques physico-mca-
niques : valeurs de projet
Groupe 4 : calcaires dolomitiques :
- RQD (Rock Quality Designation)
entre 20 et 50 %
Le Groupe 2 est celui qui est le plus
souvent rencontr sur le trac : il repr-
sente environ 70 75 % en termes de
composition granulomtrique.
Le sous-groupe 2G reprsente 64 %
des graviers, tandis que les 36 % res-
tants sont galement rpartis entre les
groupe 2GS et 2GSL (Fig. 1).
Hydrologie
Lhydrologie de surface de la zone est
rgule par plusieurs cours deau dont
les plus importants sont la rivire Mella
et le torrent Garza, ce dernier recou-
pant en plusieurs points le trac du
Metrobus. Des canaux artificiels et des
fosss connects aux principaux cours
deau compltent le rseau hydrolo-
gique de surface.
Le sous-sol de Brescia est le sige de
circulations hydrauliques importantes
alimentes par le bassin hydrogolo-
gique du Val Trompia qui pntre dans
les dpts alluvionnaires avec un
champ de variation pizomtrique
limit aux couches suprieures. Les
horizons de faible permabilit (limons
argiles) prsents dans les alluvions
sont souvent le sige de nappes per-
ches, ce qui explique certaines ano-
malies des niveaux pizomtriques. La
pluviomtrie de la zone, relativement
constante depuis 200 ans, est denvi-
ron 1000 mm/an, avec quelques rares
pics 1250 mm/an. Considrant le
ruissellement et lvapotranspiration,
ainsi que la collecte anthropique des
eaux de pluie, on peut considrer avec
une assez bonne approximation que le
taux dinfiltration de la zone est de lor-
dre de 15 % de la pluviosit annuelle.
Le tunnelier (Fig. 3 & 4)
Le tunnelier EPB-S utilis pour lexca-
vation du mtro de Brescia a un dia-
mtre de coupe de 9,15m ;
longitudinalement, le tunnelier pr-
sente une lgre conicit afin de per-
mettre son avancement sans gnrer
de rtrcissement ; ainsi le diamtre
au milieu du tunnelier est de 9,13 m
tandis quil est de 9,12 m en queue,
ce qui donne un vide annulaire radial
There are no significant granulome-
tric variations along the route unless
proceeding from north to south, in
increasingly coarse features up to the
depot area where the silt-clay com-
ponent is completely absent and the
well-graded materials granulometri-
cally, have a matrix consisting of fine
sand and a very mature coarse ske-
leton. The silt-clay fraction, where
present, i.e. mainly in the surface strata
and altered by the succession, are
from not very plastic to not plastic.
The units interfering with route are
summarised briefly below:
Unit R: alluvium of a chaotic and
heterometric nature with a preva-
lence of evolved polygenic gravel
with pebbles in the presence of
abundant brown sandy-loam matrix. It
is unlikely that this layer exceeds 5 m;
Unit 1: sandy silt and silty clay
embedding medium-fine gravel
and occasional pebbles. Isolated
lenses almost never more than 5 m
thick;
Unit 2: certainly the most charac-
teristic, in turn this was sub-divi-
ded into sub-units based on the
nature and amount of the sandy-
loam matrix: heterometric, polyge-
nic gravel with pebbles immersed
in a sandy-loam matrix (Tab. 1);
Unit 3: medium to fine silty sand
with sub-radiused polygenic gravel;
- average relative density RD = 55-
60%
- physical-mechanical features:
project values
Unit 4: dolomitic limestone:
- Rock Quality Designation (RQD)
between 20 and 50%.
Unit 2 is the one mostly found along
the route and is about 70-75% of the
granulometric composition. The sub-
unit 2G is 64% of the gravel, while
the remaining 34% is equally distri-
buted between 2GS and 2GSL (Fig. 2).
Hydrology
Surface hydrology in the area is regu-
lated by the development of many
water-courses, of which the most
important are the Rivers Mella and
Garza, the latter being intersected in
several points by the Metrobus route.
Artificial canals and ditches connec-
ting to the main water-courses com-
plete the surface water network.
The subsoil of Brescia is the site of
considerable water circulation, fed by
the catchment and hydrogeological
basin of Val Trompia, which per-
meates the alluvial deposits with a
piezometric oscillation field confined
to the upper deposits. Low permea-
bility horizons (silt-clay) in the alluvial
succession are often the site of local
suspended water-tables which justify
irregular depth to water table values.
The rainfall in the area has been quite
constant in the last 200 years and is
about 1,000 mm/year with rare
peaks of more than 1,250 mm/year.
Considering the run-off and evapo-
transpiration component, as well as
human channelling of rainwater, an
infiltration rate of 15% of the annual
rainfall can, very approximately, be
considered in the area.
The machine (Fig. 3 & 4)
The EPB-S machine used for the
excavation of the Brescia under-
ground has an excavation diameter,
coinciding with the profile of the
shield at the front, of 9.15 m; the
geometry of the shield provide for a
longitudinal conical shape to allow
forward progress of the machine
without generating creeping. The dia-
meter at the centre of the shield is
CHANTIERS/WORKSITES
Tableau 1 - Proprits physico-mcaniques : valeurs de projet du groupe 2 / Physical-mechanical features: the project values of unit 2.
Sous-groupe Sub unit
Poids spcifiqueWeight / unit of volume (kN/m3) ()
C(kN/m2) Cu (kN/m2)
2G 22,00 38-42 0 0
2GS 21,00 37-40 0 0
2GSL 20,00 36-38 0 0
Angle de frottementFriction angle
Coefficient de cohsion/Coefficient of cohesion
draine/drained non draine/undrained
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334 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
moyen, entre le front de taille et la
queue, de lordre de 15 mm. Le dia-
mtre de lextrados de lanneau de
revtement en voussoirs prfabriqus
est de 8,850 m (pour un diamtre din-
trados de 8,150 m et une paisseur de
revtement de 0,35 m) ; ainsi, lpais-
seur du vide annulaire injecter au
ciment est denviron 150 mm.
La pression maximale dans la chambre
dexcavation est de 3 bars ; la pousse
est fournie par 38 vrins rpartis en 19
paires qui exercent, sous la pression
maximale de 350 bars, une pousse
totale de 81 895 kN ; la pression de
travail de 300 bars correspond une
pousse de 70 196 kN.
2 - Procdure dtablissement-du projet pour lvaluation-de linteraction sol-structure-
Nous dcrivons ci-aprs une synthse
de la procdure adopte par le Mtro
de Brescia pour lvaluation du risque
potentiel de dommages aux structures
existantes, ainsi que la procdure pra-
tique au plan international laquelle
ont t apportes quelques prcisions
sur la dfinition des catgories de
dommages.
Phase A - Evaluation prliminaire
Il sagit de lvaluation au niveau de
projet du champ de dformations induit
par le creusement du tunnel. Cette
valuation conduit la dfinition dune
cuvette de tassement probable (en ter-
rain non construit) avec une hypothse
de perte de volume Vp = 0,50 %.
Phase B - Deuxime stade
dvaluation
Cette phase prvoit deux sous-phases
dtudes :
Lanalyse greenfield * (*cest--
dire en supposant le terrain non
construit), qui permet de quantifier les
dommages potentiels aux construc-
tions de surface en classifiant ces
dommages (linteraction sol-structure
nest pas prise en compte ce stade) ;
il est noter que, selon la bibliogra-
phie sur le classement des risques de
dommages (Burland 1977, Boscardin
& Cording 1989), les constructions
appartenant aux classes 3 et inf-
9.130 m while its 9.12 m at the end,
therefore an annular gap on the
radius of 15 mm is provided for bet-
ween the front and end of the shield.
The extrados of the lining ring in pre-
fabricated segments is 8.850 m (for
an intrados of 8.150 m and a lining
thickness of 0.35 m) so the annular
space to fill with cement mixtures is
about 150 mm.
The maximum pressure in the exca-
vation chamber is about 3 bar; the
thrust is applied by 38 jacks distribu-
ted in 19 groups of two with a maxi-
mum pressure of 350 bar generating
an overall maximum thrust of 81.895
kN; the working pressure is thought
to be 300 bar corresponding to a
thrust of 70.196 kN.
2 - The project procedure-for the assessment of the-soil-structure interaction-
A summary of the project procedure
adopted for Brescia underground in
the sphere of the assessment of the
potential risk of damage to buildings
is shown below.
The project procedure used at inter-
national level, to which refinements
were applied in the definition of the
class of damage, is also shown
below.
Step A - Preliminary Assessment
This is the project assessment of the
deformation situation induced by the
excavation of the tunnel. This leads
CHANTIERS/WORKSITES M
Figure 3 - Tte de coupe du tunnelierEPB-S / Bore head of the EPB-S.
Figure 4 - Section longitudinale dutunnelier / Longitudinal section of the EPB-S.
A
stald
i SpA
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
rieures 3 ne sont pas considres
comme sujettes des dommages
importants.
La mthode simplifie de Potts &
Addenbrooke (1966), qui est un niveau
danalyse dans lequel on estime les
dommages potentiels aux construc-
tions en dfinissant des catgories de
dsordres et en prenant en compte
linteraction sol-structure selon les
abaques et les tableaux de rfrence.
Phase C - Evaluation dtaille
Aprs les analyses selon les phases A
et B, sont dfinis dans cette phase les
diffrents types de constructions et
leurs diffrents niveaux de sensibilit
par rapport aux catgories de dom-
mages identifis dans les phases pr-
cdentes qui peuvent ainsi conduire
des critres plus limitatifs daccepta-
bilit. Considrant des tudes plus
rcentes sur le creusement de tunnels
en zone urbaine, cette phase aborde
aussi lanalyse de paramtres suppl-
mentaires prenant en compte la
sensibilit de diffrents types de
constructions, leur usage, leur finition,
leur amnagement et ltat de rigidit
de ces constructions. Ainsi, pour la
classification du dommage potentiel
induit, il y a lieu de prendre en compte
ces diffrentes sensibilits. Le tableau
2 donne une synthse qui, sur la base
de critres semblables ceux dcrits
dans la bibliographie et de rsultats
fournis par lexprience de projets
similaires, dfinit de manire plus pr-
cise et plus cible les catgories de
dommages admissibles en fonction de
la typologie des ouvrages. Pour les
constructions sensibles , il est
prvu une valuation dtaille en utili-
sant le modle numrique FDM/FEM
2D2D/3D (Fig. 5).
3 - Traverse du complexe- Punto e Virgola :-estimations relatives-au projet-
La traverse du complexe immobilier
Punto e Virgola mrite une attention
to the definition of the probable sub-
sidence basin (greenfield condition)
with the hypothesis of lost volume
Vp = 0.50%.
Step B - Second Stage Assessment
This stage set out two sub-stages
of work:
greenfield analysis in which the
assessment of the potential damage
to surface buildings was made, esta-
blishing the classes of damage (the
soil-structure interaction was not
considered at this stage);
it should be noted how buildings in
the class up to 3 and lower classes
are considered not subject to signifi-
cant damage in the classification of
the risk of damage shown in the
Bibliography (Burland 1997, and Bos-
cardin and Cording 1989);
the simplified Potts and Adden-
brooke method (1996), a stage of
analysis in which assessment of the
potential damage to buildings is rea-
ched, defining the classes of damage
and taking account of the soil-struc-
ture interaction according to refe-
rence schedules and tables.
Step C - Detailed Evaluation
After the analyses carried out in
Steps A and B, the different types of
building with different types of sen-
sitivity with respect to the classes of
damage identified in the previous
steps and which may lead to more
limited acceptability criteria, are
assessed in this step. In the sphere
of more recent studies relating to the
tunnel excavation in an urban envi-
ronment, reference is made to the
analysis of additional parameters
also taking account of the different
sensitivity of different types of
construction, use, fine finishings/fur-
nishings and the condition of the buil-
ding (status of consistency). As a
result, in the sphere of the classifica-
tion of potential induced damage,
account should be taken of different
types of sensitivity. Table 2 gives a
summary defining the classes of
admissible damage according to the
type in a more detailed and accurate
manner, on the basis of criteria simi-
lar to those shown in the Bibliography
and project experience gained from
similar problems. Detailed assess-
ments through numerical modelling
FDM/FEM 2D2D/3D is planned for
sensitive buildings (Fig. 5).
3 - Crossing the Punto e-Virgola complex - project-forecasts-
The passage of the Punto e Virgola
complex merits special attention.
Passing under the Punto e Virgola
building was within the scope of the
excavation of the long stretch from
Lamarmora station (pk 8+686.80) to
Brescia 2 station (pk 7+867.78) and
saw the excavation by EPB-S of
about 530 m of tunnel. Consider the
difference in progress between the
start of the south stretch, pk
8+148.73, and the end of the north
part, pk 7+918.50.
Under the project procedure of ana-
lysis of the soil-structure interaction
described above, the deformation
behaviour of the soil, i.e. the extent
of the subsidence and the distortions
induced by excavation and also the
effects in terms of risk for the buil-
dings, was examined. The project
analyses made took into account the
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 5 - Maillage du modle FDM/FEM 3D des immeubles sensibles / Mesh modelling of sensitive buildings, FDM/FEM 3D.
Tableau 2 - Corrlation entre la sensibilit de limmeuble et les dommages admissibles / Correlation between building sensitivity and admissible damage.
Type de btiment Type of building
Niveau de dommage admissible Class of admissible damage
Btiments BABuildings in reinforced concrete 3
Btiments sur murs porteursBuildings on load bearing walls 1/2
Btiments historiques sur murs porteursFine and historic buildings on load bearing walls 1
Eglises, btiments avec fresques, etc.Churches, buildings with frescoes, etc. 0/1
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336 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
particulire. Ce passage sous limmeu-
ble Punto e Virgola tait prvu dans
le cadre de lexcavation dun long tron-
on entre les stations Lamarmora (pk
8 + 686,80) et Brescia 2 (pk 7 + 867,78),
avec forage au tunnelier EPD-S sur envi-
ron 530 mtres. A remarquer la diff-
rence de vitesse davancement entre
le dbut du tronon Sud (pk 8 +
148,73) et la fin du tronon Nord (pk
7 + 918,50).
Selon la procdure prvue au projet et
dcrite plus haut pour lanalyse de lin-
teraction sol-structure, on a tudi le
comportement du sol en dformation,
c'est--dire lamplitude des tasse-
ments et dformations induits par le
creusement ainsi que les effets en
termes de risques sur les immeubles.
Ces tudes prennent en compte les
rsultats fournis par le plot dessai
effectu sur le trac du creusement
entre les stations Volta (pk 9 + 757,75)
et Lamarmora (pk 8 + 686,80). Ce plot
dessai a permis dtablir la relation
dinteraction sol-machine et, ainsi, de
passer une calibration effective des
modles de prvision et des param-
tres gotechniques pour la phase
dtablissement du projet dfinitif.
Les donnes recueillies et analyses
mirent en vidence un comportement
de terrain qui correspond en ligne
gnrale aux hypothses de calcul
adoptes dans la phase de projet dfi-
nive ; en particulier, la valeur de perte
de volume fixe Vp = 0,50% pour
tout le parcours (sauf pour les zones
dexprimentation spcifique). Toute-
fois, la variabilit locale des caractris-
tiques granulomtriques du sol excav
a impos une analyse soigne des
zones dfinies comme dlicates .
Dans un tel contexte, il a t jug
appropri de dfinir les cas dans les-
quels la valeur de Vp apparat sup-
rieure celle prvue au projet. Des
analyses furent galement ralises
avec des mthodes de calcul plus
sophistiques, mieux aptes appr-
hender le comportement des struc-
tures soumises aux dformations de
sol dues au creusement. La couverture
de sol c'est--dire la distance entre
le sol et lextrados du toit du tunnel
results which emerged in the test
area carried forward within the long
stretch of excavation between the
Volta (pk 9+757.75) and Lamarmora
(pk 8+686.80) stations. This test area
enabled the machine-soil interaction
relationship to be assessed and so
move onto an effective calibration of
the forecasting models and the geo-
technical parameters of the soil cros-
sed arranged during the final design
stage.
The data collected and analysed
highlighted soil behaviour which
generally responded to the project
hypotheses adopted in the final des-
ign stage; in particular, the value of
lost volume settled at Vp = 0.50% for
the whole stretch (except for the
areas subject to specific experi-
ments). Nevertheless, the local varia-
bility of the granulometric features of
the excavated soil imposed careful
analysis of the contexts defined as
delicate.
In the sphere of these, it was thought
appropriate to assess cases in which
the Vp value was greater than that
forecast in the project. The analyses
were also carried out with more refi-
ned methods of calculation, better
able to grasp the behavioural aspects
of the structures which are subject to
deformation of the soil following the
passage of the excavation. The cover
- meaning the distance between the
country level and the extrados of the
tunnel roof - for the length of exca-
vation concerned, stayed constant
between Lamarmora (pk 8+686.80)
station and the progressive 8+417,
around 17 m. Subsequently, the cover
increases to Brescia 2 station (pk
7+867.78) around 20 m. The defini-
tion of the deformation situation
induced by the excavation of the tun-
nel, determined according to the
empirical methods in the literature
(Peck 1969, Attwell and Fermer
1974, Attwell 1977, Attwell and
Woodman 1982, OReilly and New
1982, Rankin 1987, and Shirlaw and
Doran 1988) show how a progressive
increase in the extent of the trans-
verse basin corresponds to this trend
in the cover (from 44 m to 52 m) and
a progressive reduction of the maxi-
mum subsidence forecast at soil
level, adopting an average value of k
= 0.35, a value also confirmed by the
experience of the test area and a
value of lost excavation volume of
0.50% (Tab. 3). It should be noted that
the maximum subsidence in the pro-
ject forecast was in the range Smax
= 1.50-1.78 cm. On the basis of the
subsidence induced by the excava-
tion and in the light of the geometric,
structural and building preservation
features, the damage category was
CHANTIERS/WORKSITES M
Tableau 3 - Cuvettes de tassement sur la section comprise entre les stations Lamarmora et Brescia / Subsidence basins on the Lamarmora-Brescia stations section.
Figure 6 - Classification des dommages sur la section entre les stations St.Lamarmora et Brescia 2 / Classes of damage on the section from Lamarmora station to Brescia 2 station.
n immeuble / n Building
Cuvettes de tassementSubsidence basins
Niveau rgionalCountry level
Progr. [km]Couverture [m]Level cover [m]
i [m] 3i [m]
Largeur decuvette [m]
Basin width [m]
Smax [cm]
8+600 17,02 7,56 22,67 45,35 -1,74
8+540 16,70 7,45 22,34 44,68 -1,76
8+518 16,78 7,47 22,42 44,85 -1,75
8+490 16,51 7,38 22,14 44,28 -1,78
8+479 16,92 7,52 22,57 45,14 -1,74
8+417 16,63 7,42 22,27 44,53 -1,77
8+394 18,40 8,04 24,12 48,25 -1,63
8+370 18,17 7,96 23,88 47,76 -1,65
8+302 20,12 8,64 25,93 51,86 -1,52
8+237 19,65 8,48 25,44 50,87 -1,55
8+200 20,35 8,72 26,17 52,34 -1,50
331a344BRESCIA_Mise en page 1 02/09/11 09:05 Page336
337
M
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
est reste constante 17 m environ
sur la longueur dexcavation concer-
ne, entre la station Lamarmora (pk 8
+ 686,80) et le pk 8 + 417. Ensuite,
la couverture augmente jusqu 20 m
environ la station Brescia 2 (pk 7 +
867,78).
Lexamen de ltat de dformation
induit par lexcavation, dtermin selon
les mthodes empiriques de la littra-
ture technique (Peck 1969, Attwell et
Fermer 1974, Attwell et Woodman
1982, OReilly et New 1982, Rankine
1987 et Shirlaw & Doran 1988), mon-
tre une augmentation progressive de
lemprise de la cuvette transversale de
tassement en fonction de la variation
de couverture (de 44 52 m) et une
diminution progressive du tassement
prvu au niveau du sol, en adoptant une
valeur moyenne de k=0,35, valeur confir-
me par le plot dessai, et une valeur de
0,50 % de perte de volume (Tab. 3).
Il est noter que le tassement maxi-
mum prvu au stade du projet tait
de Smax = 1,50 - 1,78 cm. Sur la base
de ce tassement induit par le creuse-
ment et au vu des caractristiques
gomtriques et structurelles des
immeubles et de leur tat de conser-
vation, la catgorie de dommages fut
dtermine suivant les recommanda-
tions de la littrature (Mair, Taylor et
Burland 1996 et Boscardin & Cording
1989).
identified in accordance with the
suggestions of the literature (Mair,
Taylor and Burland 1996, and Bos-
cardin and Cording 1989).
A summary diagram which recapitu-
lates the assessments of the risk
classes deduced for the buildings
interfering with the excavation is
shown. The assessments of the risk
classes of the buildings are, on ave-
rage, usually on values that fall bet-
ween damage categories 0 and 1
except for building 573 for which the
e value reaches 0.125, in damage
class 2. This building, known as the
Punto e Virgola complex, should be
considered sensitive for a series of
reasons illustrated below. As a result,
additional in-depth analyses were
carried out.
The building, constructed in 1983-
85, is developed with two under-
ground floors, a basement, mezzanine
and first floor with an almost square
shaped elevation. Two towers - the
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 7 - Le complexe immobilier Punto e Virgola / The Punto e Virgola complex.
Cuvette de tassement pk 8 + 200 / Subsidence basin
Figure 8A et 8B - Extrait de la coupe gologique au niveau du complexe Punto e Virgola / Extract of the geological section of the Punto e Virgola complex.
Coupe gologique / Geological section
Remblais htrognes et terre vgtaleHeterometric alluvium
Sables et graviers avec nodules dargile limoneuseBrown silty clay with sand and gravel
Graviers htrognes et galets dans une matricesablo-limoneuse / Heterometric polygenic gravel withpebbles in sandy-silty matrix
Sables limoneux moyens fins avec graviers polygniques / Medium to fine silty sands with polygenic gravel
Calcaire gris-blanc avec passages dolomitiss etfracturs / Grey to white limestone with dolomitised and fractured places
331a344BRESCIA_Mise en page 1 02/09/11 09:05 Page337
338 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
Le tableau ci-dessus rcapitule les
estimations des classes de risques
pour les immeubles soumis laction
du creusement. En moyenne, ces esti-
mations de classes de risques corres-
pondent gnralement des valeurs
situes entre les catgories 0 et 1 sauf
pour lensemble immobilier 573 pour
lequel la valeur de atteint 0,125 cequi le place en classe de risque 2. Cet
ensemble, connu sous le nom de com-
plexe Punto e Virgola , a t consi-
dr comme sensible pour plusieurs
raisons illustres ci-aprs, ce qui a
conduit raliser des analyses appro-
fondies.
Lensemble, construit en 1983-1985,
est construit avec deux niveaux en
sous-sol, un niveau semi-enterr, une
terrasse et un premier tage en lva-
tion de forme presque carre. Sur ce
vaste plateau, mergent les deux tours,
la Virgola et le Punto , de 8
tages surmontant un tage technique
de connexion entre la terrasse et les
tours. Dans la zone dinteraction avec
le trac du mtro, le tunnel circulaire
de 9,15 de diamtre prsente une cou-
verture denviron 7,60 m par rapport
au niveau de fondation de ldifice. La
prsence dune couverture aussi rduite
de moins dun diamtre dexcavation
et jamais rencontre sur les tracs pr-
cdents a conduit raliser une ana-
lyse approfondie au moyen dune srie
de mesures multidisciplinaires. Les
inspections effectues ont mis en vi-
dence la prsence dune srie de ph-
nomnes de fissuration, concentrs
surtout sur les cloisons et les revte-
ments. Concernant la terrasse de ldi-
fice, il sagit en gnral - de fines
fissures visibles qui, dans certains cas
dans les niveaux enterrs, atteignent
une dimension plus importante. Les
manifestations les plus importantes de
ces fissures en termes de nombre et
de grosseur ont t rencontres sur les
revtements le long des joints et/ou
proximit de ceux-ci, avec un niveau de
gravit dcroissant du 3me niveau enterr
au premier tage au-dessus du sol.
Pour la tour circulaire Punto , seules
quelques fissures ont t observes
sur quelques cloisons et le long des
joints verticaux du revtement intrieur
en faade.
Sur la tour Virgola , on a rencontr
une fissuration plus vidente (bien que
peu dveloppe), la fois en nombre
et en tendue, toutefois limite aux
quipements architecturaux, en parti-
Punto and the Virgola - with ano-
ther eight floors and a technical
connection floor between the plate
and the towers, emerge above this
vast plate. The circular tunnel 9.15 m
in diameter has a cover of about
7.60 m with respect to the foundation
level of the building in the area of
interaction with the line of the under-
ground. The existence of such little
cover, less than the diameter of exca-
vation and not found in the previously
excavated parts, induced in-depth
analysis through a series of inter-dis-
ciplinary activities. The on-site ins-
pections made highlighted a series of
cracks, concentrated mainly on par-
titions and cladding. As far as the
plate of the building was concerned,
these were generally obvious threads
that, in some cases, had the size of
lesions in the underground floors. The
most important phenomena for
extent and distribution were found on
the cladding along the joints and/or
near to these with a scale of impor-
tance that decreases from the third
underground level to the first floor
above ground.
There were only threads on some of
the partitions and along the vertical
joints of the internal faade panel-
ling of the Punto tower, with a cir-
cular plan.
A more obvious situation of cracks,
both by amount and spread, was
found on the Virgola tower (although
not by much), limited, however, to the
architectural apparatus, particularly
in the area of the elbow on the plan
corresponding to the projection of the
joint. From the geological point of
view, the soil under the foundation
level of the plinths of the building
consists of a formation with alterna-
ting gravel, sand and silt; the tunnel
was concerned with a stratification
of medium to fine silty sand, with
polygenic gravel, for most of the
excavation. An extract of the section
with the geology of the part under
consideration is shown herein.
The maximum subsidence (Fig. 9B, 9C,
9D), referring to the cover between the
foundation level and the keystone of
the roof, is calculated for that building
with the project hypothesis of k = 0.35
and Vp = 0.50% and is then equal to
Smax = 3.16 cm. The complex in
consideration therefore had a series of
critical elements such as:
the low cover value between the
CHANTIERS/WORKSITES M
Tableau 4 : Dfinition des classes de dommages au complexe Punto e Virgola pour Vp = 0,50%, 0,70% et 1% / The definition of the classes of damage by Vp = 0.50%,0.70% and 1% in the Punto e Virgola complex
Synthse des valeurs maximum de et des classes de dommages / Max values and damage classes
Variations de pertes de volume / Variations in volume losses
Section
pm
Progres-sive
Building
Position of building[m] Couver-
ture
Cover [m]
Tasse-mentmax.
Max subsi-
dence...
Dplace-ment
horizontalmax.
Max hori-zontalmove-ment
Dplacement vertical
Vertical movement
Dom-mage/Typedim-
meuble
Damage/buildingcategory
max
Tasse-mentmax.
Max subsi-
dence...
Dplace-ment
horizontalmax.
Max hori-zontalmove-ment
Dplacement vertical
Vertical movement
Dom-mage/Type
dimmeu-ble
Damage/buildingcategory
max
Tasse-mentmax.
Max subsi-
dence...
Dplace-ment
horizontalmax.
Max hori-zontalmove-ment
Dplacement vertical
Vertical movement
Dom-mage/Type
dimmeu-ble
Damage/buildingcategory
max
L R L R L R L R
8+237 573 l -45 5 -7,6 -3,08 0,65 0,00 -1,55 2 0,119 -4,31 0,91 0,00 -2,16 3 0,167 -6,16 1,31 0,00 -3,09 3 0,238
8+237 573 ll -5 43,5 -7,6 -3,08 0,65 -1,55 0,00 0 0,033 -4,31 0,91 -2,16 0,00 0 0,047 -6,16 1,31 -3,09 0,00 1 0,066
8+200 573 l -38 12,5 -7,3 -3,16 0,67 0,00 -0,03 2 0,125 -4,42 0,94 0,00 -0,05 3 0,175 -6,31 1,34 0,00 -0,07 3 0,251
8+200 573 ll 12,5 51 -7,3 -3,16 0,67 -0,03 0,00 0 0,001 -4,42 0,94 -0,05 0,00 0 0,002 -6,31 1,34 -0,07 0,00 0 0,002
Vp = 0,5 % Vp = 0,7 % Vp = 1 %
Figure 9A
331a344BRESCIA_Mise en page 1 02/09/11 09:05 Page338
339
M
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
culier dans la zone du coude du
plan correspondant la projection du
joint.
Du point de vue gologique, sous le
plan de fondation de la base de ldi-
fice, le terrain est constitu dune alter-
nance de graviers, sables et silts ; sur
une grande partie de lexcavation, le
tunnel a travers des couches de
sable silteux moyen fin, avec gra-
viers de natures diverses (voir ci-avant
un extrait de la coupe gologique de la
partie concerne).
Le tassement maximum Smax (Fig. 9B,
9C, 9D), correspondant la hauteur de
couverture entre le niveau de fondation
et le toit du tunnel, calcul pour cet
immeuble avec les hypothses de pro-
jet k=0,35 et Vp=0,50 %, est gal
3,16 cm. Une srie dlments cri-
tiques se prsentait dans cette zone :
La faible paisseur de couverture
entre la cl du tunnel et le niveau de
fondation de lensemble Punto e
Virgola
La prsence dun ensemble de fis-
sures mis en vidence dans la zone
du coude de la tour Virgola
Les rsultats de lanalyse de linter-
action sol-structure dans la zone de
ce complexe immobilier
En associant aux lments ci-dessus
la possibilit dune variation locale de
granulomtrie qui pourrait entraner un
accroissement de la perte de volume
et une augmentation relative des effets
sur les immeubles, comme cela a t
observ sur le plot dessai du tunnelier,
il a paru opportun, pour ce complexe
immobilier, de prvoir un traitement par
injection de coulis ciment-silicate afin
de raliser une vote de terrain conso-
lid sur le pourtour du tunnel et de
rduire ainsi les effets de dformation
sur les immeubles. Le tableau 4 mon-
tre les rsultats des analyses sur les
variations de pertes de volume pour
Vp=0,50 %, Vp=O,70 % et Vp=1 %.
Afin dvaluer linfluence de cette
consolidation sur la cuvette transver-
sale de tassement, une analyse aux
lments finis a t ralise avec le
programme FLAC 4.0. Sur la section
pk 8+200, on a procd aux analyses
suivantes :
Analyse 1 - sans consolidation : lob-
jet de cette analyse est de recrer
avec le modle numrique la cuvette
thorique avec les hypothses de
calcul Vp=0,70 % et k=0,35.
Analyse 2 - avec consolidation : lob-
jet de cette phase danalyse est
dvaluer linfluence du traitement de
consolidation autour de lexcavation.
Un exemple du modle de calcul utilis
level of foundation set out and the
keystone of the roof in correspon-
dence with the Punto e Virgola
building;
the situation of the cracks highligh-
ted in the elbow area of the Vir-
gola tower;
the results of the analysis of the
soil-structure interaction of the
above-mentioned complex.
By associating the possibility of a
local granulation variation and pos-
sible resulting alteration in the value
of the lost volume with the relative
increase in terms of effects on the
building, as found during the excava-
tion of the part of the TBM test field,
it was considered appropriate to
arrange for treatment of the soil
through the injection cement and sili-
cate mixtures for the complex in
question so that an arc of consolida-
ted earth at the edge of the tunnel
was formed, thus reducing the defor-
mation effects on the building.
Table 4 shows the analyses conduc-
ted on the variation in the volume lost
fir VP = 0.50%, Vp = 0.70% and Vp
= 1%.
For the purposes of assessing the
influence of consolidation on the
transverse subsidence basin, an ana-
lysis of the final difference was made
with the FLAC 4.0 calculation code.
Referring to section pk 8+200, the
following analyses were made:
Analysis 1 - without consolidation:
the purpose of this analysis was to
recreate the theoretical basin cal-
culated hypothesising Vp = 0.70%
and k = 0.35%;
Analysis 2 - with consolidation: the
purpose of this stage of analysis
was to assess the influence of the
consolidation operation on the sur-
rounding area of the excavation.
An extract of the calculation model
used and the results of the simulation
are given below (Fig. 10 & 11). In par-
ticular, there are the transverse sub-
sidence basins obtained with the FLAC
calculation model with and without
consolidation compared with the
theoretical basin obtained by hypothe-
sising Vp = 0.70% and k = 0.35%.
The results obtained with the nume-
ric model show a substantial reduc-
tion of the extent of the deformation
phenomenon (maximum subsidence
is reduced from 4.75 cm to 0.7 cm).
Following these good numerical
results, in terms of response of the
subsidence basin, it was decided to
intervene through a consolidation
CHANTIERS/WORKSITES
Figure 9B, 9C et 9D.
Section
Tass
emen
t / S
ettle
men
t
Tassements max. / Max settlements / Vp=0,5%
Gauche / Left Droit / Right Building
Section
Tass
emen
t / S
ettle
men
t
Tassements max. / Max settlements / Vp=0,7%
Section
Tass
emen
t / S
ettle
men
t
Tassements max. / Max settlements / Vp=1%
331a344BRESCIA_Mise en page 1 02/09/11 09:06 Page339
340 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
et les rsultats de la simulation sont
donns ci-contre (Fig. 10 & 11).
En particulier, sont prsents les
cuvettes transversales de tassement
obtenues avec le modle de calcul
FLAC en prsence et en labsence de
traitement de consolidation, compars
la cuvette de tassement thorique
obtenue en supposant Vp=0,70 % et
k=0,35. Les rsultats obtenus avec le
modle numrique montre une rduc-
tion significative du phnomne de
dformation (le tassement maximum
passe de 4,75 cm 0,70 cm). Suite
ces bons rsultats numriques en
termes de diminution de la cuvette de
tassement, la dcision fut prise de pro-
cder la consolidation de la calotte
du tunnel. Une attention particulire fut
porte sur la gomtrie du traitement,
les types de coulis dinjection et le
souci constant dviter tout dommage
aux constructions avant de leur passer
en dessous.
de 45 mtres, est trs proche et
mme, en un point, touche presque le
pidroit droit du tunnel (dans le sens
4 - Technique de protection-des ouvrages de surface-Travaux de consolidation-
Nous dcrivons ci-aprs le traitement
de consolidation ralis autour du trac
de lexcavation du tunnel au niveau des
immeubles. Le but de ce traitement
tait de rduire les tassements des
immeubles des valeurs acceptables
afin que ne se produise aucun dsor-
dre d la dcompression du sol lors
du passage du tunnelier pression de
terre. Il a t dcid de procder des
injections de coulis ciment-silicate afin
de constituer une vote de terrain
consolid qui absorberait les efforts
exercs la base des fondations et les
rpartirait sur les cts de lexcavation.
Le projet prvoyait cette consolidation
sur une longueur limite environ 45
mtres o limmeuble Virgola , haut
roof. Special attention was paid to
the treatment geometries, types of
mixture and avoiding damage to the
structure before passing under-
neath it.
4 - The technique of-protectingthe works --the consolidation operation-
The consolidation treatment perfor-
med around the future bore-hole of
the tunnel in correspondence with
the complex is illustrated below. The
purpose of the treatment was to
reduce subsidence to within accep-
table limits for the structures concer-
ned so that no disturbance arising
from the decompression of the soil
caused by the transit of the shield
(TBM/EPB) occurred. It was decided
to intervene via cement and silicate
injections to form an arc of consoli-
dated soil, which would absorb the
stress under the foundation plinths
and distribute it at the sides of the
bore-hole. The project provided for
the consolidation of a limited area of
about 45 m, where the Virgola buil-
ding, 45 m high, is very close and, at
one point, almost touches the right
pier of the tunnel (in the direction the
CHANTIERS/WORKSITES M
Figure 10 - Analyse numrique FLAC du maillage de calcul du complexe Punto e Virgola / Numerical analysis of FLAC calculation mesh of the Punto e Virgola complex.
Figure 11 - Cuvettes de tassementtransversal et comparaison des rsultats avec et sans traitement / Transverse basins of subsidence and the comparison of results withand without treatment.
Sans traitement /Without treatment
Thorique /Theoretical
Avec traitement /With treatment
Zone traite / Treated area
Trac du tunnel / tunnel layout
Figure 12 A
331a344BRESCIA_Mise en page 1 05/09/11 15:45 Page340
341
M
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
de lexcavation). Concernant le type de
traitement et sa gomtrie, aprs un
examen minutieux des diverses solu-
tions, il a t dcid deffectuer les
forages dinjection partir du troisime
niveau infrieur de garages et caves de
limmeuble.
Le sol autour du tunnel etson injectabilit
Dans la zone concerne, la cl du tun-
nel circulaire de 9,15 m de diamtre
devrait se situer 7,60 m environ sous
la dalle de fondation de limmeuble. En
dessous de ce niveau, sur une hauteur
denviron 7 mtres, le sol est constitu
de 45-50 % de graviers, 30-35 % de
sable et 15-25 % de silts. Plus bas,
cest--dire sur la majeure partie de la
section du tunnel, on rencontre une
couche de sable fin silteux avec gra-
viers polygniques. Le niveau de rf-
rence de la nappe phratique tait
situ au niveau de la dalle de fondation
des immeubles alors que le niveau
de projet atteignait presque la cl du
tunnel. Pendant la phase de projet, en
collaboration avec Mr Pettinaroli du
Bureau Malossi de Milan, les chan-
tillons de sol prlevs partir de son-
dages carotts sur la zone en question,
furent examins avec soin. En principe
le sol tait trs serr, suite la pr-
sence dun pourcentage de silts rela-
tivement lev. En comparaison avec
les alluvions de la ville voisine de Milan
o le pourcentage est denviron 12-
14 %, celui rencontr ici tait denviron
20-22 %. A cause des nombreux
travaux souterrains raliss, le sol de
Milan a fait lobjet de nombreuses
tudes approfondies. Ainsi, sur la base
de ces expriences antrieures dans
des sols similaires, a-t-il t dcid
dutiliser des coulis base de silicate
capables de pntrer les sols grce
leur faible viscosit ainsi que des coulis
base de ciment pour les consolider.
Une attention particulire fut porte
durant les travaux afin dviter les ph-
nomnes dangereux de claquage et les
soulvements quils auraient provoqu
aux structures.
Aprs examen des donnes dinjec-
tion, il fut dcid dutiliser un coulis
CF (ciment fin) comme coulis de
base du traitement de consolidation.
Ces injections furent ralises partir
du 3 me niveau de sous-sol de lim-
meuble la cote 124,25 m NGI. La fai-
ble hauteur libre de 3,90 m permettait
juste de raliser les forages et linjec-
tion. Le rayon daction des coulis a t
fix 0,90 m. En dfinitive, dans la par-
tie la plus profonde du traitement, un
maillage rectangulaire de 1,80 x 1,50 m
fut adopt. Pour tenir compte de la
coupe en ventail des auroles de
forages, les volumes injects taient
rpartis en groupes de deux ou trois
manchettes selon le volume rel Vt de
sol traiter.
Technique dinjection
Les injections furent ralises au
moyen de tubes plastiques de diamtre
excavation progressed). As far as the
type of treatment and its geometry is
concerned, the one requiring rays of
injection holes starting from the third
underground floor (garages and
cellars) of the building was chosen
after careful analysis of additional
alternative solutions.
The soil around the tunneland whether it can be injected
The circular tunnel 9.15 m in diame-
ter would have passed about 7.60 m,
with the keystone, under the founda-
tion level of the plinths of the building
in the area in question. The soil below
this floor proved to consist of 45-50%
gravel, 30-35% sand and 15-25%
silts for about 7 m. Under this, i.e., for
most of the excavation of the tunnel,
there is a bed of medium to fine silty
sand with polygenic gravel. The level
of the reference water-table was just
above the floor of the centres while
that of the project almost reached the
tunnel keystone.
During planning, in collaboration with
Mr Pettinaroli of Studio Balossi, Milan,
the samples extracted from the core
drills available for the area in question
were carefully examined. In principle,
the soil was quite closed because of a
relatively large silt fraction. Compared
to the alluvia of neighbouring Milan,
this fraction was greater because it
registered a percentage of around 20-
22% against the Milanese percen-
tage of around 12-14%. Milanese
soil has been carefully studied for
years as it is involved in a considerable
number of underground lines. There-
fore, as a result of previous experience
in similar soil, it was decided to use
silicate-based mixtures, given their
low viscosity, able to penetrate by
permeation, and cement mixtures
necessary for supplying the basic
consolidating structure.
Special attention was paid during
work to avoiding the formation of
dangerous phenomena of claquage
(stress) and the relative up-lift
below the plinths. After examining
the data, it was decided to use the
fine cement mixture as the base
structure of integrated consolidation.
The treatment was carried out star-
ting from the third underground level
with a working level at 124.25 m
above mean sea level (A.M.S.L.).
There was very little room for
manoeuvre (3.90 m) but sufficient to
allow the perforations and injections
to be carried out. The radius of diffu-
sion of the mixtures was considered
as 0.90 m. Ultimately, in the deepest
part of the treatment, the mesh of
holes was rectangular with sides of
1.80 x 1.50. As a result of the conical
shape between the perforations, the
number of injections was differentia-
ted for groups of two or three valves
according to the actual volume of soil
they were concerned with (Vt).
Injection technology
Injections were performed using
11/8 plastic tubes fitted with rubber
CHANTIERS/WORKSITESFigure 12A, 12 B et 12 C - Vue en plan et coupes-types du traitement
de consolidation du complexe / Diagram and typical sections of the consolidationoperation of the complex.
Figure 12 B Figure 12 C
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342 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n226 - Juillet/Aot 2011
11/8 quips de manchettes tous les
33 cm (3 manchettes / mtre). Les
injections sous pression ont toujours
t commences au moins 2 3 jours
aprs ralisation de la gaine de ciment
et selon la technique de volume
contrl. Les quantits de coulis de
ciment taient injectes en deux
phases successives. Parmi les autres
spcifications imposes, notons :
La pression dinjection entre 12 et
18 bars
Le dbit de la pompe dinjection