Ce que nous avons livré

  • Revitaliser l'infrastructure des eaux usées de la Silicon Valley grâce à une conception moderne des tunnels et des canalisations.

  • Utiliser l'expertise en matière de conception de tunnels pour construire un pipeline centenaire

  • Remplacement de l'infrastructure hydraulique vieillissante le long d'un tronçon crucial de 3,3 miles du réseau d'égouts californien

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Services utilisés
Génie civil / Ingénierie des sols et hydrogéologie / Conception des tunnels

L'état des infrastructures aux États-Unis est critique. Sans un entretien adéquat et une planification financière proactive, une grande partie de nos infrastructures d'eau et d'assainissement risquent de fonctionner au-delà de leur durée de vie utile.

Les concepteurs d'infrastructures doivent aujourd'hui répondre à de multiples priorités : remplacer les infrastructures vieillissantes, s'adapter à des réglementations plus strictes, accroître la fiabilité des systèmes et répondre aux risques liés au changement climatique afin de garantir la résilience des systèmes face aux aléas naturels et anthropiques.

Silicon Valley Clean Water (SVCW), une autorité conjointe qui exploite les réseaux d'égouts et la station d'épuration de Redwood City, San Carlos, Belmont et du West Bay Sanitary District en Californie, travaille avec Arup pour faire face à ces priorités. Le SVCW a lancé le programme RESCU (Regional Environmental Sewer Conveyance Upgrade) afin de moderniser son système et de construire une infrastructure de traitement de l'eau résiliente et durable pour ses communautés. Au cœur de ce programme se trouve le projet Gravity Pipeline, d'une valeur de 253 millions de dollars, un projet clé réalisé selon une méthode de conception-construction progressive - une première dans l'industrie des tunnels.

Le programme RESCU de la SVCW comprend plusieurs projets visant à améliorer la fiabilité du système d'acheminement et de traitement des eaux usées de la SVCW. En collaboration avec Barnard Construction, expert en construction civile lourde basé dans le Montana, et Bessac, spécialiste français du forage de tunnels, l'Arup s'est associé au SVCW pour concevoir le remplacement de la conduite de refoulement vieillissante par une canalisation gravitaire de 3,3 miles de long. Pour réaliser ce projet, nous fournissons des services multidisciplinaires comprenant la géotechnique, le creusement de tunnels, l'hydraulique, l'ingénierie civile, électrique, mécanique, structurelle et sismique, ainsi que l'analyse des matériaux.

Une canalisation gravitaire d'une durée de vie de 100 ans

La nouvelle canalisation gravitaire répondra à des besoins multiples, en remplaçant une conduite de refoulement existante présentant des problèmes de corrosion et de fuite par une nouvelle canalisation résistante à la corrosion microbienne et aux tunnels, conçue pour une durée de vie de 100 ans.

La canalisation a été conçue pour faire face aux variations de débit liées aux fluctuations de l'utilisation et aux effets du changement climatique. Elle offrira également une capacité de stockage importante lors des orages, les eaux pluviales étant stockées puis pompées vers l'installation de traitement de manière contrôlée et équilibrée afin de prolonger la durée de vie des pompes et d'économiser des coûts énergétiques en pompant pendant les heures creuses. La canalisation a été conçue pour fonctionner en cas d'événements sismiques majeurs, une considération importante étant donné que la faille de San Andreas se trouve à seulement 4 miles de là. L'affluent est traité dans l'installation existante du SVCW afin de s'assurer que tout rejet n'affecte pas négativement l'écologie de la baie de San Francisco.

Périmètres des canalisations

La conduite de refoulement existante sera remplacée par un tunnel de 3,3 miles de long, d'un diamètre interne de 13,5 pieds, revêtu de béton préfabriqué et abritant une conduite en mortier renforcé de fibre de verre de 11 pieds et 10 pieds de diamètre. Le tunnel de 15,5 pieds de diamètre extérieur a été construit à l'aide d'un tunnelier à équilibrage de pression de terre (TBM). En juillet 2019, le SVCW et Redwood City ont organisé un concours pour nommer le tunnelier, qui a remporté le prix "Salus", du nom de la déesse romaine de la santé et du bien-être.

Le tunnel a été creusé en deux fois à partir d'un puits de lancement de 60 pieds de large et de 60 pieds de profondeur à paroi moulée. Deux tunnels de 40 pieds et de 20 pieds de portée ont été creusés selon la méthode d'excavation séquentielle pour lancer le tunnelier. Le premier tunnel a été creusé à environ 1 mile au sud, la majeure partie du tunnel étant creusée à proximité d'un aéroport régional en activité. Le tunnel est ensuite passé sous un estuaire à marée avant d'entrer dans un puits de récupération du tunnelier de 25 pieds par 60 pieds. Un puits de chute à vortex permanent servira de connexion entre la conduite de refoulement existante de Menlo Park du SVCW et la nouvelle conduite gravitaire. À mi-chemin de l'avancement du premier tunnel, une galerie creusée à l'aide de vérins fournira la connexion permanente aux systèmes existants de Belmont et de San Carlos, qui combinent les flux dans une nouvelle structure de chute à chicanes hydrauliques.

La deuxième galerie se termine par un puits de récupération de 36 pieds de large devant la station d'épuration du SVCW. Ce puits servira de séparateur de flux et de surpression pour la nouvelle station d'épuration.

Le tunnelier de 815 tonnes a été baptisé "Salus" en l'honneur de la déesse romaine de la santé et du bien-être.
La grande excavation pour le puits de lancement du tunnelier avait un diamètre et une profondeur de 18,3 mètres.
Un tuyau robuste en mortier de plastique renforcé de fibre de verre (FRPM) a été choisi pour garantir que les exigences de durabilité à long terme soient respectées.

Une approche progressive de la passation des marchés

Le SVCW a fourni le Gravity Pipeline en utilisant la méthode de livraison Progressive Design Build, qui maximise l'innovation et l'efficacité de la conception tout en minimisant le calendrier de construction et les coûts sur l'ensemble de la durée de vie. Il s'agit d'une nouvelle méthode de passation des marchés pour l'industrie nord-américaine des tunnels, qui permet une plus grande collaboration entre le propriétaire, le concepteur et l'entrepreneur afin d'étudier les conceptions potentielles et de parvenir à une solution privilégiée.

L'Arup a travaillé pendant deux ans et demi avec la SVCW, la Barnard-Bessac Joint Venture et l'équipe de conception-construction pour gérer efficacement les principaux défis techniques, développer des solutions rentables et s'assurer que les facteurs de succès du programme RESCU de la SVCW étaient intégrés dans la conception. Le processus comprenait

  • des ateliers de partenariat pour améliorer la transparence du projet et la communication au sein de l'équipe
  • Des ateliers "Big Room" pour faciliter la prise de décisions critiques, telles que l'approche des revêtements de tunnel résistants à la corrosion, les structures de dissipation d'énergie et la configuration de lancement du tunnelier.
  • Un plan de retrait avec toutes les parties dès le début du projet afin d'identifier les domaines dans lesquels le calendrier du projet pourrait être accéléré. Ce processus a permis d'accélérer les éléments de conception essentiels à la réalisation des étapes du projet, ce qui a permis d'accélérer l'acquisition du tunnelier et des moules des segments, et de réduire le calendrier du projet d'environ 6 mois.

L'Arup a présenté une équipe convaincante d'experts en projets de creusement de tunnels qui ont apporté avec eux une forte approche collaborative à la
réalisation du projet. Il y avait de nombreuses décisions à prendre dans la phase de conception de ce projet et Arup a fourni au maître d'ouvrage les
informations nécessaires tout au long de cette étape pour permettre au projet de se développer dans le cadre du calendrier défini par le SVCW et du budget
disponible. C'est avec plaisir et sans réserve que je recommande l'équipe de projet de creusement de tunnels de l'Arup ; elle a bien servi le SVCW tout au long
des phases de conception et de construction de notre projet de canalisation par gravité.

Teresa Herrera

Directeur, Silicon Valley Clean Water

Sélection des matériaux et conception pour la résilience

Concevoir des canalisations d'égout est un défi, en particulier lorsqu'il s'agit de concevoir pour la durabilité. Pour la nouvelle canalisation du SVCW, notre approche a pris en compte les conditions d'exposition présentées par le sol et les eaux souterraines à l'extérieur du tunnel, ainsi que les conditions uniques de chaleur et de corrosion à l'intérieur de la canalisation. Il est inhabituel de concevoir des réseaux d'égouts pour une durée de vie de 100 ans, car les matériaux des canalisations ont tendance à ne pas durer longtemps lorsqu'ils sont exposés aux eaux usées. Plusieurs solutions de revêtement résistant à la corrosion ont été envisagées, mais c'est finalement un tuyau en mortier de plastique renforcé de fibre de verre (FRPM) qui a été choisi pour garantir le respect des exigences en matière de durabilité. Une fois terminée, il s'agira de la plus grande installation de tuyaux en FRPM en Amérique du Nord.

Une conception axée sur la collaboration

Lorsque le projet a été attribué, les solutions pour les structures de chute, les canalisations de raccordement et les déviations temporaires n'étaient pas résolues. Les ingénieurs hydrauliques et civils de l'Arup ont dirigé des ateliers de collaboration avec l'équipe d'exploitation et de maintenance de la SVCW et la Barnard-Bessac Joint Venture afin d'identifier des solutions économiques compatibles avec les critères de conception du projet. L'Arup a également travaillé en étroite collaboration avec les fournisseurs privilégiés de la SVCW et de la coentreprise afin de développer des dessins d'atelier pour les puits de chute uniques qui reflètent avec précision l'intention de la conception.