Design and construction of a segmental lining for a machine-bored tunnel: Delivery tunnel North, Lesotho highlands water project

Abstract

The 21-km-long Delivery Tunnel North for the Lesotho Highlands Water Project is split into two main tunnel drives of 8 km and 11 km lengths. The tunnel is located in the sedimentary rocks of the upper Karoo series with cover of up to 350 m. The rock units comprise claystones, siltstones and sandstones. In the poorer geology, early support of the tunnel periphery is essential. The method of tunnel construction involves excavation by a TBM and the simultaneous erection of a precast concrete segmental lining that provides both rock support and a final tunnel lining. The segmental lining is designed and constructed as part of an integrated excavation/support/lining system. There are three types of segments, differentiated by the amount of steel reinforcement. The distribution of the different segment types along the tunnel, relative to the geological conditions and depth of cover, will be optimized by monitoring of the performance of the lining during the construction period. Le canal d'écoulement nord du Lesotho Highlands Water Project, long de 21 km, est divisé en deux tunnels principaux de 8 et 11 km. Ce tunnel se situe dans les roches sédimentaires des couches supérieures de Karoo, avec une couverture atteignant 350 m. Le terrain se compose de roches argileuses, de silt et de grès. Lorsque les conditions géologiques sont difficiles, il est essentiel de mettre en place un soutènement à la périphérie du tunnel. La méthode de construction utilise un TBM et la mise en place simultanée de voussoirs en béton préfabriqués, qui assurent à la fois le soutènement de la roche et le revêtement définitif du tunnel. Le revêtement en voussoirs est conçu et construit comme partie du système intégré creusement/soutènement/revêtement. Il existe trois types de voussoirs, différenciés par le volume d'armature métallique. La distribution des différents types de voussoirs le long du tunnel, en fonction des conditions géologiques et de la hauteur de couverture, sera optimisée par le contrôle des performances du revêtement au cours de la période de construction.