Tunnel entre Lévis et Québec - Étude de la faisabilité ... · Voie Ferrée Boul. Sainte-Anne-6. 04 %-4. 5 0 % Autoroute 440 Puits de ventilation Digue permanente Digue imperméable
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Étude de la faisabilité techniqueet des coûts sur le cycle de vied’un tunnel entre les villesde Lévis et de Québec
13 septembre 2016
Bruno MASSICOTTEProfesseur titulaire Polytechnique Montréal
1
Mandat
Équipe et méthodologie
Informations techniques
Coûts
Échéancier
2
Contenu
Mandat confié par le MTMDET :
Déterminer la faisabilité technique d’un tunnel sous le fleuve entre Québec et Lévis
Estimer les coûts à l’étape de préfaisabilité
3
Mandat – Questions
Bruno Massicotte, ing. Ph.D. – ingénieur civilProfesseur titulaire Polytechnique MontréalSpécialiste en structuresDirection du mandat, géométrie, tracé, sécurité, coûts, etc.
André Rancourt, ing. Ph.D. – ingénieur géologueHydroSys inc.Spécialiste en tunnels et fondationsGéologie du site, tunnelier et tunnel, coûts
Denis Leboeuf, ing. Ph.D. – ingénieur géologueProfesseur titulaire Université LavalSpécialiste en géotechnique sismiqueRisques sismiques
MTMDETDirection des projets routiers stratégiquesAménagements routiers au sud et au nord
4
Équipe et méthodologie
Site et tracé
Choix du tunnel
Méthode d’excavation
Particularités géologiques et géotechniques
5
Informations techniques
6
Échelle500 m
A-440
A-40
A-20
N
7.8 km
Informations techniques – Site et tracé
7
Gabarit
Voie 13.7
Voie 23.73.0 0.7
11.1
5.5
Informations techniques – Choix du tunnel
8
Géométrie
Informations techniques – Choix du tunnel
9
Géométrie : interconnexions usagers aux 500 m
Informations techniques – Choix du tunnel
10
Géométrie : interconnexion technique à mi-parcours
DirectionQuébec
DirectionLévis
[m]
6.0
Informations techniques – Choix du tunnel
11
Profil longitudinal : 7.8 km
Informations techniques – Choix du tunnel
150
0-100
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 88008000
0-100
Distance (m) Distance (m)
150
(Échelles verticale et horizontalle identiques)
5000 6000 7000 88008000
150
100
50
0
-50
-100Distance (m)
150
100
50
0
-50
-1000 1000 2000 3000 4000 Distance (m)(Échelle verticale / Échelle horizontale = 10/1)
Rive Sud
Profil de la chaussée projeté
4.50%
Terrain naturel
RTE
132
Installation du tunnelier(300 mètres)
Auto
rout
e 20
Puits deventilation
Rive Sud
Tunnel ForéStructure de raccordement
au tunnel
Ave.
Rue
l12
2e R
ueVo
ie F
erré
eBo
ul. S
aint
e-An
ne
-6.04%
-4.50%
Auto
rout
e 44
0
Puits deventilation Digue
permanente
Digueimperméabletemporaire
Puits deventilation
Grande maréehaute 4.10
Grande marée basse -1.80
Profil de la chaussée projeté
-0.75%
Rive Nord
Structure de raccordementau tunnel
Roc Roc Roc Roc
Roc
Roc
Dépôts meubles
Dépôts meubles
Rive Nord
12
Portion nord : tunnel
Informations techniques – Choix du tunnel
150
100
50
0
-50
-1000 1000 2000 3000 4000
Distance (m)(Échelle verticale / Échelle horizontale = 10/1)
Ave.
Rue
l12
2e R
ueVo
ie F
erré
eBo
ul. S
aint
e-An
ne
-6.04%
-4.50%
Auto
rout
e 44
0
Puits deventilation
Diguepermanente
Digueimperméabletemporaire
Puits deventilation
Grande maréehaute 4.10
Grande marée basse -1.80
Profil de la chaussée projeté
-0.75%
Rive NordStructure de raccordement
au tunnel Tunnel Foré
Roc Roc
Roc
Dépôts meubles
Dépôts meubles
13
Portion nord : échangeur
Informations techniques – Choix du tunnel
14
Portion sud : tunnel
5000 6000 7000 88008000
150
100
50
0
-50
-100
Distance (m)
Profil de la chaussée projeté
4.50%
Terrain naturel
Rou
te 1
32
Installation dutunnelier
(300 mètres)
Auto
rout
e 20
Puits deventilation
Rive Sud
Tunnel ForéStructure de raccordement
au tunnel
Roc Roc
Roc
Tranchéeouverte
Équipementstechniques
Excavation entranchée ouverte
Informations techniques – Choix du tunnel
15
Portion sud : échangeur
Informations techniques – Choix du tunnel
16
Tunnelier
Informations techniques – Excavation
17
Tunnelier
Informations techniques – Excavation
18
Tunnelier
Jointcirconférentiel
Jointradial
Anneau
Voussoir
Informations techniques – Excavation
19
Faille de Logan : inactive depuis plus de 250M années
Informations techniques – Géologique
20
Activité sismique : intensité prévisible de M6.9 à M7.6
Informations techniques – Géologique
21
Dépôts meubles : potentiel de liquéfaction
Informations techniques – Géotechnique
150
100
50
0
-50
-1000 1000 2000 3000 4000
Distance (m)(Échelle verticale / Échelle horizontale = 10/1)
Ave.
Rue
l12
2e R
ueVo
ie F
erré
eBo
ul. S
aint
e-An
ne
-6.04%
-4.50%
Auto
rout
e 44
0
Puits deventilation
Diguepermanente
Digueimperméabletemporaire
Puits deventilation
Grande maréehaute 4.10
Grande marée basse -1.80
Profil de la chaussée projeté
-0.75%
Rive NordStructure de raccordement
au tunnel Tunnel Foré
Roc Roc
Roc
Dépôts meubles
Dépôts meubles
Mouvementset tassements
Liquéfaction
22
Définition (Youd, T.L., et al. - 2001)Transformation d’un matériau granulaire lâche et saturé, de l’état solide à l’état liquide due à l’augmentation rapide des pressions d’eau interstitielles et à la réduction de la contrainte effective entre les grains.
Ce phénomène engendre la perte momentanée de la capacité portante du sol, des déformations importantes et des tassements différentiels dans les fondations.
Informations techniques – Liquéfaction
Sol saturé d’eauavant le séisme
Sol saturé d’eaudurant le séisme
Mandat confié par le MTMDET :
Déterminer la faisabilité technique d’un tunnel sous le fleuve entre Québec et LévisFaisable
Estimer les coûts à l’étape de préfaisabilitéConstruction – 4.0G$Exploitation sur 100 ans – 2.3G$
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Mandat – Réponses
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Coûts – Construction
COÛTS REGROUPÉS
Item CoûtÉtudes préliminaires et conception finale 152 M$Gestion de projet et contrôle de la qualité 322 M$Tunnel foré 2142 M$Structures de raccordement 395 M$Structures, mécaniques, systèmes surveillance, etc. 599 M$Échangeurs 312 M$Coûts administratifs et divers 64 M$
3988 M$Total (2x7.8km) 256 M$ / km
Tunnel foré (2x7.0km) 153 M$ / km
25
Coûts – Comparaison
26
Coûts – Opération
OPÉRATION Coût annuel
Frais d'exploitation, alimentation électrique, etc. 5.0 M$Entretien courant, tunnel et échangeurs 4.0 M$Équipes d'intervention incendie (nord et sud) 0.0 M$Centre de contrôle et patrouilles 1.0 M$Gestion du transport des matières dangereuses 0.0 M$
10.0 M$
27
ENTRETIEN / RÉPARATIONS Coût annuel
Remplacement de l'enrobé bitumineux chaussée externe 0.34 M$Remplacement de l'enrobé bitumineux ‐ Tunnel en tranchée 0.06 M$Remplacement de l'enrobé bitumineux ‐ Tunnel foré 1.22 M$Remplacement de la membrane ‐ Chaussée externe 0.16 M$Remplacement de la membrane ‐ Tunnel en tranchée 0.03 M$Remplacement de la membrane ‐ Tunnel foré 0.56 M$Réparation majeure du béton aux approches 0.29 M$Réparation majeure du béton en tunnel 0.20 M$Réparation de l'anneau 1.25 M$Réparation de la protection thermique 0.48 M$Métallerie 0.30 M$Ventilation du tunnel 5.00 M$Alimentation électrique, éclairage, etc. 1.50 M$Systèmes de télésurveillange (caméra, barrières, etc.) 1.88 M$Équipements d'intervention d'urgence (nord et sud) 0.05 M$
13.3 M$
Coûts – Entretien et maintenance
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Coûts – Cycle de vie de 100 ans / $ 2016
Phases de préparation des grands projets d’infrastructures et précision des coûts
29
Échéancier – Phases grands projets
30
Finalisation de l’étude des solutions : 1 an
Conception / Avant-projet : 3 ans
Plans, devis et appel d’offres : 3 ans
Fabrication et assemblage du tunnelier : 2 ans
Construction : 4 ans
Total : ±13 ans (± 2030)
Échéancier plausible
31
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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