Architecture Ouvrage d'art

Le plus long viaduc ferroviaire d’Afrique solidement armé contre les éléments

Mots clés : Acier - Béton - Ouvrage d'art

Tout de béton et d’acier, le mastodonte d’El Hachef sait faire preuve de souplesse face aux risques naturels que connaît le nord du Maroc.

Avec ses 3 466 m de long, le viaduc d’El Hachef est « l’ouvrage emblématique » – pour reprendre les termes de Kian Gavtache, directeur de SNCF International Maroc, assistant à maîtrise d’ouvrage – de la nouvelle ligne à grande vitesse (LGV) construite, depuis 2011, entre les villes de Tanger et Casablanca, dans le nord du Maroc. A titre de comparaison, le viaduc de la Dordogne, l’ouvrage le plus important de la LGV Sud Europe Atlantique – inaugurée par François Hollande en février dernier – ne mesure « que » 1 319 m de long. Longue de 200 km, cette nouvelle infrastructure ferroviaire constitue la première LGV du continent africain. Sa mise en service est officiellement prévue pour le premier semestre 2018, au plus tard.

Si l’ouvrage présente une longueur exceptionnelle, sa conception structurelle reste toutefois classique. Le viaduc d’El Hachef, dont le coût est estimé à 119 millions d’euros, est un pont mixte acier-béton. Les deux voies de circulation – en cours de mise en place – reposeront sur un hourdis en béton armé (épais de 32 cm à 48 cm), lequel prendra appui sur une structure bipoutre métallique de 3,75 m de haut. Franchissant l’oued El Hachef – régulièrement sujet à d’importantes inondations -, l’ouvrage, large de 12,5 m, culmine à une hauteur comprise entre 6 et 25 m. Mis en place par lançages successifs, à la fois depuis le nord et le sud, le viaduc est composé au total de 62 travées d’une cinquantaine de mètres de long chacune et de 63 appuis – piles et culées – en béton armé.

« D’un point de vue conceptuel, l’ouvrage a été subdivisé en 11 ouvrages d’art particuliers, car, pour ce type d’ouvrage, il est nécessaire, à intervalles réguliers, de mettre en place des appareils de dilatation entre les travées inertes, qui se trouvent directement sur des appuis, et les tronçons de tablier continus dilatables », explique Jean-Marc Tanis, expert pour Egis.

Séisme dévastateur de 1755. Si les effets du vent sur le viaduc ne constituent pas, selon l’ingénieur, une problématique majeure, les risques sismiques sont, en revanche, particulièrement pris en compte. « L’ouvrage repose sur une alternance de pélites, d’argiles et de sables de très mauvaise qualité, qui rendent le terrain instable. Certaines couches sont liquéfiables jusqu’à 15 m de profondeur, ce qui a présenté un véritable défi, notamment en matière de conception parasismique », fait savoir Kian Gavtache. « Le séisme de référence pour cet ouvrage correspond au tremblement de terre dévastateur survenu à Lisbonne en 1755 et qui avait ravagé le nord du Maroc », complète Jean-Marc Tanis.

Ainsi, d’importantes fondations profondes, qui prennent appui sur le substratum, ont été réalisées pour renforcer la portance du terrain (lire p. 64) . En outre, d’autres dispositifs techniques remarquables ont été mis en œuvre, directement sur le viaduc, pour pallier les risques sismiques, comme des ressorts amortisseurs et des appareils d’appui antisoulèvement (lire pp. 64 et 65). Tout cela contribue à rendre l’ouvrage solide et souple à la fois.

Pour construire le mastodonte d’El Hachef, pas moins de 191 000 m3 de béton et plus de 36 000 t d’acier ont été nécessaires. Cet ouvrage, dont le génie civil a été livré le 21 novembre dernier, fera sans nul doute date dans l’histoire de la construction ferroviaire.

Maîtrise d’ouvrage : Office national des chemins de fer marocains (ONCF). Assistance à maîtrise d’ouvrage : SNCF International.

Maîtrise d’œuvre : Egis. Entreprises : Société générale des travaux du Maroc (génie civil), Colas Rail Maroc (voies et caténaires), Ansaldo STS et Engie Ineo (signalisation ferroviaire).

Montant estimé des travaux : 119 millions d’euros (1,31 milliard de dirhams marocains). Date de livraison : 21 novembre 2016.

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Fondations - L'importance de la portance

Point sensible de la construction du viaduc d’El Hachef, le sol de l’oued du même nom, que l’ouvrage franchit sur près de 3,5 km, est composé de couches géologiques instables, constituées, pour les plus difficiles – au centre de la vallée -, de pélites, d’argiles et de sables. Dur dans des conditions environnementales sèches mais meuble en conditions humides, le sol de l’oued d’El Hachef serait soumis à de fortes accélérations en cas de séismes et pourrait être l’objet de phénomènes de liquéfaction.

Pour asseoir le pont sur ce terrain délicat, tout en lui permettant de résister à des séismes de forte amplitude, des fondations profondes ont été réalisées, qui prennent appui sur le substratum, épais et résistant, sous-jacent. « Nous avons mis en œuvre 557 pieux en béton armé, forés tubés, de 12,5 à 28 m de haut, pour un diamètre maximal de 1,6 m, sous chacune des semelles des 63 appuis du viaduc », indique Jean-Marc Tanis, expert pour Egis.

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Amortisseurs - Un viaduc rigide et souple à la fois

Paradoxe de la construction d’un long viaduc en zone sismique : l’ouvrage doit être suffisamment rigide, pour durer dans le temps et supporter des charges permanentes ou ponctuelles, tout en étant souple. L’objectif de cette élasticité ? « Limiter au maximum la transmission des efforts dans l’ensemble du pont en cas de tremblement de terre », précise Kian Gavtache, directeur de SNCF International Maroc.

Pour cela, 181 ressorts amortisseurs parasismiques précontraints et viscoélastiques (de 3,2 à 5,8 t chacun) ont été mis en place sous le tablier, au droit de chaque appui du viaduc. « 133 amortisseurs ont été placés dans le sens transversal à l’ouvrage et 48 autres dans le sens longitudinal, décrit le responsable. Ce sont des dispositifs classiques. C’est leur nombre très important qui fait l’une des spécificités du viaduc d’El Hachef. » Qu’ils soient précontraints ou viscoélastiques, les amortisseurs entrent en action à partir du franchissement d’un certain seuil d’effort.

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Appareils d'appui - Lutter contre les soulèvements

Effet secondaire des séismes sur les ouvrages d’art, le soulèvement des appareils d’appui – et donc du tablier – est une problématique majeure concernant les constructions ferroviaires en général, et le viaduc d’El Hachef en particulier. « Les efforts transversaux attendus en cas de tremblements de terre, couplés à des mouvements de compression et de traction de la structure du pont, étant très importants, les mouvements de torsion ainsi créés pourraient engendrer le soulèvement de certains appareils d’appui de l’ouvrage », explique Jean-Marc Tanis, expert pour Egis.

Pour parer ce phénomène préjudiciable, des dispositifs anti-soulèvement sophistiqués, pouvant reprendre des efforts allant jusqu’à 400 t, ont été mis en place. Plus précisément, un système de griffes (simples ou doubles) permet de solidariser continuellement, lors d’un séisme, l’appareil d’appui à son support. « C’est totalement inhabituel », fait savoir l’ingénieur.

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