Une machine de 70 mètres de long pesant environ 400 tonnes est sortie de l’usine de Wuhan le 1er août. Baptisée Xianglong, elle a été développée par le China Railway Science & Industry Group et l’université de Tsinghua. Ses concepteurs la présentent comme le premier tunnelier au monde capable de combiner, au sein d’un même équipement, l’excavation mécanique et le dynamitage contrôlé.
Le principe répond à un problème bien connu des exploitants de tunneliers. Quand le sol devient trop dur, se déforme ou se fracture de façon imprévisible, une machine classique subit une usure accélérée et peut, dans les cas extrêmes, rester bloquée. La Xianglong a été pensée pour réduire ce risque en changeant de stratégie sans jamais quitter le front de taille.
Avec un diamètre d’excavation de 4,55 mètres, elle reste loin des plus de dix mètres qu’affichent les grands tunneliers destinés au métro. Ce gabarit plus modeste le destine aux galeries hydrauliques, aux conduites souterraines et aux tunnels ferroviaires de section réduite.
Une tête de coupe qui alterne disques et explosifs
La Xianglong inaugure une catégorie baptisée BBM, pour Boring and Blasting Machine. Contrairement à un tunnelier conventionnel, elle ne dépend pas uniquement de ses disques de coupe. Elle peut alterner l’excavation mécanique et la fracturation de la roche à l’explosif, sans qu’il soit nécessaire de retirer la machine du tunnel.
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Elle ne coupe pas et ne dynamite pas simultanément. Selon les conditions rencontrées, elle fonctionne de trois manières distinctes : creuser toute la section de façon mécanique, réaliser un minage préalable pour affaiblir la roche, ou percer d’abord une partie du front de taille avant d’achever l’excavation à l’aide d’explosifs.
La pièce maîtresse de ce système est une tête de coupe creuse dotée d’une deuxième tête centrale de 1,2 mètre. Dans une roche favorable, l’ensemble se comporte comme un tunnelier ordinaire. Face à un matériau extrêmement dur, la machine recourt au minage pour créer des fissures, ce qui réduit l’effort demandé aux disques et limite leur usure. Le choix de la méthode dépend de la dureté, des contraintes et du degré de fracturation du massif rocheux.
L’avantage se comprend aisément : une variation géologique n’impose plus de remplacer le tunnelier par un autre équipement. Le revers existe cependant. L’emploi d’explosifs interrompt la progression continue et contraint à travailler par cycles, là où un tunnelier classique avance sans discontinuer.
Conçue pour encaisser ses propres détonations
Faire exploser des charges à proximité immédiate de composants hydrauliques, électriques et électroniques suppose de protéger la machine contre ses propres opérations. La Xianglong intègre pour cela un vérin résistant aux explosions qui amortit les ondes de choc et isole les éléments les plus fragiles.
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Elle dispose également de couteaux latéraux rétractables. Ces outils permettent de faire varier le diamètre d’excavation et de réduire temporairement la section extérieure de la machine. Une capacité précieuse lorsque le tunnel se rétrécit ou que le terrain se déforme et menace de comprimer l’équipement.
À l’arrière, un bouclier télescopique accepte des segments de revêtement de dimensions différentes. La machine peut ainsi poser des anneaux de diamètre variable pour consolider les zones exposées à fortes déformations ou à des éclats de roche.
Pour l’évacuation, deux convoyeurs indépendants se répartissent le travail, comme sur ce type d’équipement. Le premier retire les débris du front de taille, le second sépare les granulats valorisables, ce qui allège la logistique à l’intérieur du tunnel.
Trois modes de fonctionnement selon la roche
La flexibilité de la Xianglong tient à sa capacité à basculer d’une logique à l’autre en fonction de ce que révèle le sous-sol. Le tableau ci-dessous résume les trois régimes de travail décrits par ses concepteurs.
| Mode | Principe | Contexte d’usage |
|---|---|---|
| Excavation mécanique | Coupe intégrale de la section par les disques | Roche favorable |
| Minage préalable | Fracturation par explosifs avant excavation | Roche extrêmement dure |
| Mode mixte | Perçage partiel puis finition à l’explosif | Terrain contraint ou fracturé |
Source : China Railway Science & Industry Group, université de Tsinghua.
Ce qui distingue véritablement cette approche, c’est l’absence de rupture opérationnelle. Sur un chantier classique, passer d’un forage mécanique à une méthode par dynamitage impose de sortir la machine et de mobiliser un dispositif différent. Ici, tout se joue depuis le même engin, ce qui limite les temps morts liés au changement d’équipement.
Le compromis reste réel. La continuité de l’avancement, principal atout des tunneliers face aux méthodes traditionnelles, disparaît dès que les explosifs entrent en jeu. La machine repasse alors sur un rythme séquentiel, avec des phases de tir suivies de phases d’excavation et d’évacuation.
La géométrie de la tête, avec sa partie centrale mobile, conditionne l’ensemble de ces bascules. C’est elle qui décide si la roche cède sous les disques ou si elle doit d’abord être fissurée par une charge.
Un premier essai prévu dans une centrale hydroélectrique
L’équipe de développement avance un chiffre : la fracturation préalable par explosions contrôlées augmenterait jusqu’à 30 % l’efficacité de l’excavation dans la roche ultra-dure. Cette donnée demande toutefois d’être prise avec prudence.
Elle provient des essais menés pendant la phase de développement. Elle n’a pas encore été validée lors de la construction complète d’un tunnel, en conditions réelles et sur une durée significative.
Le premier chantier de la Xianglong se déroulera dans une centrale hydroélectrique de pompage. Ces installations exigent de longues galeries, des puits et des cavernes souterraines, autant de configurations qui permettront d’observer le comportement de la machine sur des sections et des profondeurs variées.
Ce terrain servira aussi à vérifier trois points concrets : la fiabilité de l’ensemble sur la durée, l’usure des tranchants au fil des cycles et la précision des minages réalisés à proximité des composants sensibles. Autant de paramètres qui détermineront si le concept BBM tient ses promesses hors du banc d’essai.
Sur le plan de l’analyse, la Xianglong illustre une tentative de réconcilier deux philosophies de creusement longtemps opposées : la régularité du tunnelier mécanique et la puissance brute du dynamitage. L’idée séduit sur le papier, car elle promet de supprimer l’un des principaux points de blocage des chantiers en géologie difficile. Reste que le gain annoncé de 30 % n’a pour l’instant qu’une valeur d’essai, et que le travail par cycles imposé par les explosifs pourrait rogner une partie de l’avantage sur des tronçons longs. Le chantier hydroélectrique dira si cette hybridation trouve sa place au-delà du prototype.
