Définition.

Une galerie-pilote est une galerie de dimension réduite inférieure à la section de l'ouvrage définitif dans laquelle elle s'inscrit.Cette galerie exécutée au titre des travaux de génie civil n'a aucun caractère fonctionnel et fait parti intégrant du procédé de construction du tunnel.

Elle peut dans certains cas servir de galerie de reconnaissance en phase de terrassement de la section "Géologie, Hydrogéologie, Géotechnique" ou réutiliser partiellement ou totalement une galerie de reconnaissance exécutée préalablement au contrat de travaux de génie civil.

Ne sont pas concernées les galeries annexes (ventilation, drainage, sécurité, service...) exécutées hors de la section de l'ouvrage et nécessitées par le fonctionnement ou l'exploitation de l'ouvrage.

Différents types de galeries-pilotes.

Une galerie-pilote peut être une :

- Galerie de reconnaissance permettant une bonne identification géologique et géotechnique du terrain en place en affinant les prévisions et en optimisant les soutènements nécessaires.

- Galerie d'avancement dans le procédé de section divisée où la stabilité des fronts et des parements est accrue en diminuant la section d'excavation. Cette galerie précède le terrassement en pleine section. Quand sa longueur est limitée à 2 à 3 volées, il s'agit seulement d'un four d'excavation.

- Galerie destinée à la mise en œuvre de procédés d'amélioration du terrain préalablement à son terrassement en pleine section.

- Galerie de drainage à l'avancement destinée à abaisser la charge d'eau et évacuer les débits d'eau d'infiltration à front en diminuant ainsi les sujétions des venues d'eau en pleine section. Cette galerie peut n'être conduite que jusqu'à l'aquifère reconnu.

- Galerie d'avant-trou faisant office de bouchon destinée à réduire les vibrations dans un creusement à l'explosif et optimiser ainsi la longueur des volées d'abattage ultérieures en pleine section. Cet avant trou est exécuté généralement au moyen d'une machine foreuse, dans certains cas (faible longueur) à l'explosif.

- Galerie d'avant trou forée au tunnelier au centre de la section circulaire dans la méthode de creusement mécanisé par alésage successif.

- Galerie creusée sur toute la longueur de l'ouvrage et destinée à améliorer les conditions d'hygiène et de sécurité pour un terrassement traditionnel à l'explosif ou à la machine à attaque ponctuelle : elle peut faire office en phase travaux de galerie de ventilation ou de galerie permettant d'évacuer les déblais de manière continue.

Objectifs des galeries-pilotes.

Les objectifs assignés à une galerie-pilote doivent donc être bien précisés de façon à définir de manière optimale son implantation, ses dimensions et son mode d'exécution. Les objectifs peuvent être classés comme suit :

 1) Contribution directe à la construction

• drainage des eaux d'infiltration,
• traitement préalable des terrains depuis la galerie pilote,
• franchissement d'accidents géologiques reconnus ou supposés,
• alésage successif pour des tunnels de grande section dans des terrains rocheux durs et massifs.

2) Facilitation de l'exécution

• - réduction des sujétions des venues d'eau en pleine section,
• - ventilation des chantiers de terrassement mécanisés ou à l'explosif,
• - réduction des vibrations des tirs à l'explosif des abattages ultérieurs par création d'une surface libre de dégagement (galerie faisant office de trou de bouchon), Des projets de tunnels peuvent être réalisés ainsi à proximité immédiate de structures sensibles, 

3) Information sur les terrains traversés

• reconnaissance géologique et géotechnique des terrains à l'avancement ou préalablement à l'avancement permettant d'optimiser les méthodes de construction,
• analyse du comportement du terrain en section réduite,

4) Amélioration des conditions de passation de marché des travaux

•  La galerie-pilote est alors réalisée préalablement en tant que galerie de reconnaissance. La réduction des aléas sources de réclamation de la part de l'entreprise, ainsi que l'accroissement des cadences d'avancement et la réduction des délais d'exécution sont à prendre en compte pour juger de l'intérêt d'une galerie pilote.

Dimensions des galeries-pilotes et implantation.

D'une manière générale la galerie aura une section au moins égale à 10 m² et sera située de préférence dans la partie centrale de l'ouvrage à excaver.

Les dimensions et implantation dépendent à la fois des objectifs définis pour ces galeries et des moyens en matériel nécessaire à leur exécution, ainsi :

• un avant trou par alésages successifs au tunnelier sera rigoureusement dans l'axe de l'ouvrage circulaire et d'une section adaptée au système de traction du ou des aléseurs.

• un avant-trou creusé au tunnelier en tant que trou de bouchon afin de limiter les vibrations pourra être désaxé du côté de l'environnement sensible. Le gain apporté sur l'amortissement des vibrations engendrées par les abattages ultérieurs sera fonction de la section creusée au tunnelier. En pratique, ce sont les disponibilités en matériel qui sont déterminants dans le choix du diamètre du tunnelier par l'entrepreneur.

• une galerie destinée au marinage ou au drainage sera située en partie basse de la section. A contrario, une galerie utilisée par la ventilation ultérieure du chantier sera implantée en partie haute de l'ouvrage.

Contraintes et difficultés des galeries-pilotes.

Les principales contraintes et difficultés sont les suivantes :

• - l'emplacement d'une galerie pilote dans une section peut induire certaines contraintes dans la méthode de creusement de la pleine section (reprise de soutènement provisoire, drainage ou captage d'eaux de circulation,...),

• obligation d'adopter des techniques de soutènement provisoire compatible avec un terrassement ultérieur traditionnel ou mécanisé. Dans le cas d'alésages successifs mécanisés, nécessité de dépose des soutènements métalliques - ou adoption de boulons destructibles en fibre de verre par exemple,

• accroissement des risques dans l'hypothèse d'une galerie-pilote forée préalablement à la machine dans des conditions géologiques difficiles pouvant conduire à l'arrêt ou au coincement de la machine,

• allongement global de la durée de réalisation de l'ouvrage compte-tenu de la réalisation préalable de la galerie pilote,

• difficulté d'appréciation du comportement des terrains sous faible à moyenne couverture creusés à la machine foreuse et abattus ultérieurement à l'explosif.

Performances et coûts.

Une galerie-pilote ne peut être estimée indépendamment du coût global de l'ouvrage dans la section duquel elle est réalisée. Il s'agit plutôt de comparer les coûts avec ou sans réalisation d'une galerie pilote.

Il faut également distinguer le cas où une galerie pilote est réalisée préalablement à l'excavation de l'ouvrage principal (cas courant de la galerie de reconnaissance) ou dans le cadre de l'exécution des travaux de génie civil (partie intégrante de la méthode.)

Dans ces deux cas de figure, la longueur de l'ouvrage à réaliser est un élément décisif quand il s'agit de mettre en œuvre une machine foreuse pour réaliser la galerie pilote. D'une manière générale une longueur de 3 à 4 km est nécessaire pour amortir une machine de creusement ; des longueurs plus faibles sont envisageables en prenant en considération les gains apportés par cette galerie pilote pour les travaux d'abattage ultérieur (ventilation, délai, longueur volées, consommation explosive.)

On peut considérer que le coût de la réalisation d'une galerie pilote au tunnelier en roche dure (hors traitement de consolidation) de 10 m2 environ représente entre 15 et 20 % du coût total de l'ouvrage définitif. Le gain global éventuel apporté par la réalisation d'une galerie-pilote doit être apprécié au cas par cas.