Plusieurs records mondiaux battus ! Un nouvel équipement chinois de changement d’outils pour tunneliers, développé de manière autonome, est mis en œuvre avec succès
Le 23 juillet, le premier équipement au monde de travail sous pression en atmosphère « mélange ternaire de gaz » pour tunneliers, développé de manière autonome par le China Railway 11th Bureau Group, a achevé avec succès la première opération à grande échelle de changement d’outils en caisson sous pression en environnement hyperbare, dans le tunnel ferroviaire sous-marin le plus long du monde — le tunnel sous-marin de Jintang, sur la ligne ferroviaire Yongzhou. Cette opération a battu plusieurs records mondiaux dans le domaine du creusement de tunnels, notamment la pression de travail la plus élevée, la fréquence la plus élevée de changements d’outils en hyperbarie et la plus longue période de travail continu. Elle a permis de constituer une chaîne technologique complète, allant de la fabrication d’équipements au contrôle des opérations et à la formation du personnel, brisant ainsi le monopole technologique étranger de longue date.
Transfert du dernier outil hors du caisson
Cette opération de changement d’outils a duré 75 jours. L’équipe de construction a travaillé successivement sur six sites situés à 64 mètres sous le niveau de la mer, réalisant au total 313 opérations en caisson sous pression, 936 entrées en caisson en toute sécurité, et remplaçant avec succès 67 outils de différents types, validant ainsi pleinement la fiabilité du « mélange ternaire de gaz » en application réelle.
Le tunnel sous-marin de Jintang est un ouvrage clé de l’ensemble de la ligne ferroviaire Yongzhou. Traversant le chenal de Jintang entre Ningbo et Zhoushan, dans la province du Zhejiang, il mesure 16,18 km de long, dont 11,21 km en section forée par tunnelier, ce qui en fait le plus long tunnel ferroviaire sous-marin du monde.
La construction du projet utilise deux tunneliers de très grand diamètre, lancés simultanément depuis les côtés de Ningbo et de Zhoushan, creusant en direction opposée l’un vers l’autre. Après avoir traversé des pressions d’eau élevées et diverses formations géologiques complexes, ils réalisent un raccordement de haute précision sous la mer. La profondeur maximale du tunnel se situe à 78 mètres sous le niveau de la mer, avec une pression maximale de l’eau et du sol atteignant 8,5 bars, soit l’équivalent d’une charge de près de 40 kg sur une surface de la taille d’une pièce de un yuan.
La géologie du tunnel sous-marin est complexe et variable. Lorsque le tunnelier passe d’un terrain meuble à une roche dure, il est nécessaire de remplacer les outils de coupe pour sols meubles par des molettes pour roche dure. Or, le travail en caisson sous pression en environnement hyperbare a longtemps été un problème épineux pour la construction de tunnels sous-marins par tunnelier dans le monde entier. Le China Railway 11th Bureau Group, chargé de la construction des 6270 mètres du côté de Zhoushan, a innové en proposant le concept de travail sous pression en atmosphère « mélange ternaire hélium-azote-oxygène » pour tunneliers. Il a invité des équipes d’experts, dont des académiciens, à examiner et valider à plusieurs reprises cette approche, définissant ainsi la voie technologique.
Dans le « mélange ternaire de gaz », l’hélium, de faible densité, à diffusion rapide et à haute sécurité, permet de prévenir efficacement les risques de « narcose à l’azote » et d’« intoxication à l’oxygène » chez les travailleurs en environnement hyperbare, constituant ainsi une barrière respiratoire de sécurité pour les opérations en milieu sous-marin à très haute pression.
Le 8 mai 2026, le premier équipement au monde de travail sous pression en atmosphère « mélange ternaire de gaz » pour tunneliers a été officiellement mis en service dans la construction du tunnel sous-marin de Jintang. L’équipe de recherche et développement a réalisé des milliers de tests de simulation de pression et de validation des conditions de travail sur site, surmontant une série de défis techniques tels que le dosage précis du mélange gazeux, la régulation automatique de l’alimentation en gaz, la décompression sécurisée par paliers et la récupération des gaz expirés.
Cet équipement comprend 113 sous-modules, dont un centre de distribution de gaz, un centre d’alimentation en gaz, un respirateur spécialisé, un caisson de décompression de pont et un système de contrôle intelligent de la pression et du débit. Il peut ajuster dynamiquement le rapport des gaz en fonction des différentes conditions de pression d’eau, s’adaptant avec précision à une plage de travail hyperbare de 5 à 12 bars, réalisant ainsi une avancée technologique pour les opérations en caisson sous pression à des profondeurs de l’ordre de la centaine de mètres.
Grâce à cette technologie innovante, l’équipement « mélange ternaire de gaz » abandonne l’encombrant système de pré-hébergement en caisson des équipements traditionnels de travail sous pression en atmosphère hélium-oxygène saturée, permettant une configuration légère et modulaire, ainsi qu’un déploiement rapide sur site. Les opérateurs, après une formation professionnelle et l’obtention de la certification requise, peuvent commencer à travailler. L’équipement permet l’entrée simultanée de trois personnes en caisson, avec une durée de travail effective de 60 minutes par personne et par session. Deux groupes de caissons fonctionnent en alternance, permettant un travail continu 24 heures sur 24.
Pendant l’opération, les personnes entrant en caisson portent un respirateur à mélange gazeux spécialisé, alimenté par des conduites extérieures au caisson, et les gaz expirés sont activement récupérés à l’intérieur du caisson. Les opérateurs sont d’abord pressurisés dans un caisson de pressurisation jusqu’à la pression de conception, puis traversent successivement le caisson d’accès du tunnelier, le caisson à air, le caisson à boue, pour atteindre l’arrière de la tête de coupe, face au front de taille du tunnel. Une fois la tâche terminée, après une décompression scientifique, ils sortent du caisson et entrent dans le caisson de décompression de pont pour une seconde cure de décompression.
Actuellement, cet équipement a permis de standardiser et de systématiser les procédés de construction et les systèmes de contrôle de sécurité, élaborant une « solution chinoise » reproductible et transférable pour la construction de tunnels en hyperbarie. Il a accumulé une précieuse expérience pratique et des résultats technologiques pour la construction de tunnels sous-marins profonds et de grands projets transmaritimes, tant au niveau national qu’international.
À ce jour, le creusement du tunnel sous-marin de Jintang par tunnelier a atteint 10 005 mètres, soit environ 89,3 % de l’avancement. Selon le plan de construction, les travaux ultérieurs continueront de s’appuyer sur ce système d’équipement pour garantir la sécurité des opérations sous pression, assurant ainsi l’achèvement du tunnel dans les délais prévus.
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