Campagne d’essais feu sur les voussoirs de tunnels sous le canal de Suez

La construction de deux nouveaux tunnels sous le canal de Suez est en cours d’achèvement pour relier le Sinaï au reste de l’Égypte. Ce projet, réalisé sous l’égide du ministère de la Défense égyptien, vise à améliorer la circulation des personnes et à soutenir le développement économique et stratégique de la région. Long de 3 à 5 km, chaque tunnel routier est constitué de deux tubes de deux voies. L’un est localisé à proximité de la ville de Port-Saïd au nord, et l’autre près d’Ismaïlia au centre du canal. Afin d’évaluer leur comportement en situation d’incendie, le CSTB a réalisé en 2017 des essais de résistance au feu sur des voussoirs à l’échelle 1 dans la plateforme Vulcain (Ile-de-France). Focus sur des essais d’exception.

Le CSTB a réalisé le programme d’essais dédiés à l’évaluation de la sécurité incendie de deux des futurs tunnels du canal de Suez. Les essais ont été réalisés sur voussoirs du tunnel d’Ismaïlia pour l’entreprise de construction Petrojet, en collaboration avec le bureau d’études Arcadis et le consultant du maître d’ouvrage CDM Smith / ACE. Concernant le tunnel de Port-Saïd, le CSTB a réalisé les essais pour le consortium Orascom et Arab Contractors. Il a collaboré avec le bureau d’études espagnol Sener et le consultant français du maître d’ouvrage, Systra.

Pour chacun des tunnels, les essais ont été réalisés sur des voussoirs en béton de taille identique : 4 mètres de long pour 2 mètres de large et 60 cm d’épaisseur. Installés dans le four Vulcain, ces voussoirs ont été exposés aux conditions les plus sévères auxquels ils pourraient être confrontés une fois en œuvre dans le tunnel. Cela a consisté d’une part, à les soumettre à des efforts mécaniques représentatifs des pressions exercées par la poussée des sols ; d’autre part à les exposer à de fortes températures, caractéristiques d’un incendie de camion dans les espaces souterrains. Les experts du CSTB ont ainsi pu observer le comportement au feu de ces ouvrages en béton, et notamment leur niveau d’écaillage (perte de matière sous l’effet du feu), en vue de vérifier la stabilité structurelle du tunnel en cas d’incendie.

Pour mener à bien ces campagnes d’essais de résistance au feu dans sa plateforme Vulcain, le CSTB a conçu et construit un équipement spécifique. Celui-ci a permis de reproduire de très fortes contraintes mécaniques, en combinant l’application d’efforts horizontaux jusqu’à plus de 1 000 tonnes et des efforts verticaux jusqu’à 240 tonnes. Sa conception-réalisation a représenté un défi technique pour l’équipe du CSTB qui a été mobilisée. Puis les voussoirs et ce nouvel équipement ont été installés dans le four Vulcain dans sa configuration horizontale. La face inférieure des voussoirs a été soumise à de fortes températures, dépassant 1 300° C.

En complément des essais menés sur voussoir entier, le CSTB a testé des couples de demi-voussoirs. Ce second type d’essais est essentiel puisque les tubes de tunnels sont constitués d’assemblages de voussoirs. Il a permis d’évaluer la bonne tenue au feu des extrémités des voussoirs, zones où les efforts mécaniques peuvent être supérieurs, et des joints en caoutchouc qui assurent l’étanchéité du tunnel. Ceci est primordial pour garantir la résistance au feu de l’ensemble du tunnel.

Mahmoud Shamma
ingénieur, direction Qualité, Tunnels du canal de Suez, Petrojet
“Cinq essais de résistance au feu ont été réalisés au CSTB à Marne-la-Vallée pour évaluer la résistance structurelle du tunnel d’Ismaïlia en cas d’incendie.”

“Suite à l’analyse du rapport d’essais établi par le bureau d’études du projet, Arcadis, nous sommes désormais sûrs qu’en cas d’incendie, le tunnel sera capable de résister aux charges thermiques dans les meilleures conditions de sécurité. L’écaillage prévu pourra être réparé à moindre coût sans entraîner une interruption de l’exploitation du tunnel. Nous avons également vérifié que les bâtiments, infrastructures et installations ferroviaires au-dessus des extrémités du tunnel, ainsi que la navigation sur le canal, ne seront pas affectés.

La plateforme Vulcain du CSTB est dotée de tous les équipements nécessaires à la réalisation d’essais de résistance au feu de grande envergure. Pour notre projet, la caméra endoscopique a été importante. Elle nous a permis d’observer, en direct, le comportement du voussoir à l’intérieur du four, soumis à des températures élevées. Grâce aux écrans de contrôle, nous avons pu également visualiser, en temps réel, les courbes de mesures (charges mécaniques appliquées et températures à différentes profondeurs). Merci aux experts du CSTB, compétents et motivés par ce projet, qui ont réalisé les essais en respectant le cahier des charges.”