Architecture Technique Ouvrage d’art

Substitution de précontrainte in vivo

Mots clés : Ouvrage d'art

Une nouvelle précontrainte a été installée sur un viaduc londonien. Des travaux effectués sous circulation, sans toucher à la précontrainte existante.

Freyssinet a probablement réalisé une première mondiale en remplaçant, sous circulation, l’intégralité de la précontrainte du Hammersmith Flyover (HFO) bâti dans l’ouest de la capitale britannique. Ce pont-route de 630 m de longueur, en 16 travées de 18,60 m de largeur, est un maillon clé du réseau autoroutier londonien. Emprunté quotidiennement par 70 000 véhicules en moyenne, il permet en effet, outre le franchissement de deux lignes de métro et de six axes routiers nord-sud importants, l’interconnexion avec l’aéroport d’Heathrow ainsi que l’écoulement du trafic automobile entre le centre-ville et l’ouest du pays.

Le viaduc, dont la construction s’est achevée en 1961, est l’un des premiers ouvrages précontraints réalisés en voussoirs préfabriqués. Un dispositif de chauffage, intégré dès l’origine pour assurer le déneigement, a été rapidement mis hors service en raison des coûts faramineux qu’induisait son fonctionnement. En reprenant la gestion de l’ouvrage en 1999, la société TfL (Transport for London) s’est interrogée sur la santé réelle du Flyover. Les doutes sur l’intégrité de la précontrainte ont été rapidement confirmés. Une mise sous surveillance acoustique, initiée à partir de 2006, a permis par la suite de confirmer la poursuite du phénomène.

Obligation de faire avec l’existant.

« Les systèmes d’étanchéité de l’époque ne sont pas aussi performants que ceux dont nous disposons aujourd’hui, explique Boris Cousin, responsable du projet chez Freyssinet. Les infiltrations récurrentes ont donc provoqué la corrosion des câbles de précontrainte, insuffisamment protégés, et celle des têtes d’ancrage, d’autant plus que ces dernières sont positionnées juste sous la chaussée. » La perte de précontrainte a été jugée suffisamment critique pour que le gestionnaire décide de planifier une intervention en profondeur. Il s’agissait, en l’occurrence, d’installer une nouvelle précontrainte, dimensionnée pour assurer à elle seule, à l’issue des travaux, la reprise de l’ensemble des efforts. Principales contraintes : l’impossibilité de toucher à l’existant et le maintien de la circulation, sur et aux abords de l’ouvrage.

Au final, grâce à la prise en compte de calculs de charges plus exigeants et au recours aux méthodes de calcul de structure Eurocodes, la nouvelle précontrainte sera plus performante que celle d’origine. Mais, par conséquent, les efforts de compression à reprendre seront plus importants. « Une des plus grandes difficultés résidait dans l’obligation de s’adapter à l’existant avec, par exemple, des zones d’excentricité maximale qui étaient déjà logiquement occupées par les câbles d’origine », résume Boris Cousin.

Vous devez être abonné au moniteur pour lire la suite de ce contenu
PAS ENCORE ABONNÉ
ENCADRE

Maître d’ouvrage : TfL (Transport for London). Maître d’œuvre : Costain. Designer : Ramboll/Parsons Brinckerhoff. Bureau de contrôle : Flint & Neill. Entreprises : Freyssinet (précontrainte)/Structural Systems Ltd (appareils d’appui).

ENCADRE

Ancrages - Des bossages en BFUP

Les 192 bossages qui servent à ancrer les câbles de précontrainte courts étaient soumis à deux impératifs majeurs : esthétique d’une part, impliquant la réalisation de pièces relativement discrètes, dimensionnel d’autre part, pour conserver le gabarit routier existant. Pour répondre à ces contraintes, Freyssinet a choisi d’employer un béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP), en l’occurrence le Ductal de Lafarge Holcim.
D’autre part, l’entreprise a fait le choix de la préfabrication. « C’est une option peu courante en réparation, souligne Boris Cousin, responsable du projet chez Freyssinet, qui nous a permis par ailleurs d’intervenir dans des conditions de sécurité maximale en limitant les aléas liés aux interventions en hauteur. » Pas de danger pour le personnel et aucun risque de faire chuter des matériaux dans cet environnement urbain très dense. Autre avantage : la possibilité d’appliquer, en usine, un traitement thermique venant renforcer les performances des éléments. Le gabarit routier a pu être ainsi respecté à 30 mm près, une performance inconcevable avec un béton classique qui aurait généré des pièces trois à quatre fois plus volumineuses. Leurs dimensions varient, en l’occurrence, de 0,80 x 0,50 x 0,50 m à 1 x 1 x 0,40 m (1,4 à 2,5 t).
A noter que le BFUP a également été employé à l’intérieur de l’ouvrage pour réaliser 192 dalles de renfort ponctuelles ainsi que 40 bossages intérieurs, coulés en place cette fois en raison du manque d’espace disponible.

ENCADRE

Précontrainte intérieure - Une technologie hybride

L’ouvrage comportant un joint de dilatation, la précontrainte de continuité intérieure est constituée de 12 câbles longs (2 x 6) 37 C15 atteignant jusqu’à 385 m dans la section la plus longue. Principale contrainte : le déficit d’espace à l’intérieur des voussoirs. « L’ouvrage devant rester visitable, nous avons préféré des déviateurs en acier aux diaphragmes béton qui auraient occupé toute la section », commente Boris Cousin. La difficulté majeure a été d’installer les 44 déviateurs (130 t d’acier au total) dont les pièces constitutives les plus lourdes pesaient 850 kg. Celles-ci ont été introduites dans la structure par de petites portes ménagées dans les piles.
Six câbles courts (2 x 3) 22C15, d’environ 30 m de longueur, ancrés sur les bossages béton extérieurs, apportent la précontrainte en fibre inférieure. Six câbles (2 x 3) 13C15, placés le plus haut possible, assurent la précontrainte de fléau. Deux de ces six câbles cheminent dans l’ouvrage, à travers les caissons latéraux des voussoirs. « Pour plus de sécurité, nous avons mis au point une méthode hybride, assemblage de technologies existantes, qui a permis de limiter les risques inhérents aux interventions d’injection », souligne Boris Cousin. Les câbles courts, similaires à des haubans, sont ainsi constitués de torons galvanisés gainés graissés individuellement, enfermés dans une gaine en polypropylène formée de deux demi-coquilles « clippables ».

ENCADRE

Mise en œuvre - Des matériels très spéciaux

Le coulage des pièces de renfort en BFUP, impossible à réaliser gravitairement depuis le tablier, et les spécificités du béton, très dur lorsqu’il est contraint, ont nécessité la mise au point d’un dispositif de pompage particulier. Une machine traditionnelle aurait de plus rempli certains coffrages en moins de 20 secondes, en générant des effets dynamiques violents risquant de les casser. Une seringue hydraulique longue de 4 m (capacité 150 litres) a assuré une mise en œuvre précise et progressive jusqu’à 7 m de hauteur.
La pose des bossages a exigé la conception, en partenariat avec Boblift, d’une machine spéciale. L’engin devait poser les bossages rapidement et en sécurité. Ceux-ci étant préfabriqués avec les tubes où sont insérées ensuite les barres d’ancrage, il fallait assurer un enfilage précis dans les carottages exécutés au préalable. Le tout avec un centre de gravité en constante mobilité et des interventions effectuées parfois en porte-à-faux au-dessus des lignes de métro. La machine est constituée d’une main de préhension offrant tous les degrés de liberté (tangage, roulis, translation), placée sur une table de levage à ciseaux montée sur une remorque munie de stabilisateurs hydrauliques.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies pour vous proposer des services et offres adaptés à vos centres d'intérêt. OK En savoir plus X