[TO] Règles techniques Renforcement structurel

Un chantier flottant et aérien

Mots clés : Entreprise du BTP - Ouvrage d'art - Travaux publics

Pour renforcer la structure des poutres du viaduc sud du pont de Saint-Nazaire-Saint-Brevin (Loire-Atlantique) dont les bétons et les câbles de précontrainte sont fortement endommagés, Bouygues TP a optimisé les méthodes en concevant des pontons flottants qui, hissés sous les travées, servent de plate-forme de travail.

C’est un ouvrage exceptionnel. Dès sa mise en service le 18 octobre 1975, le pont de Saint-Nazaire-Saint-Brevin battait le record mondial de la plus longue travée métallique haubanée (404 m) et devenait le plus long pont de France (3 356 m), record national qu’il détient encore aujourd’hui. Transféré au patrimoine du département de Loire-Atlantique en 1995, ce pont fait l’objet d’un important programme d’entretien spécifique (64,5 millions d’euros pour la période 2007-2015).

L’ouvrage est constitué de deux viaducs d’accès en béton (1 115 m au nord et 1 521 m au sud) et d’un tablier métallique haubané de 720 m de longueur. Les viaducs de type VIPP (viaducs indépendants à poutres précontraintes) comportent 22 travées au nord et 30 travées au sud. Chaque travée de 50,7 m de portée entre piles est constituée de quatre poutres en béton précontraint de 2,82 m de hauteur.

Une cadence industrialisée

En raison d’une plus grande exposition aux embruns maritimes et d’une moins bonne qualité de béton, seules les poutres du viaduc sud étaient dégradées avec notamment des ruptures de fils de précontrainte. Un projet de renforcement de la structure a donc été élaboré. Après une première campagne de travaux (2003) visant à stopper le processus de dégradation par la corrosion, le conseil général a confié en 2010 à Bouygues Travaux publics Régions France (TPRF) les travaux de renforcement structurel du viaduc sud. « L’objectif est de redonner à l’ouvrage sa capacité portante en anticipant sur la dégradation prévisible de sa précontrainte interne », déclare Philippe Griaud, chef du service restauration des grands ouvrages au conseil général.
L’importance du renforcement, l’intervention sur un site contraint, les nombreux percements et carottages nécessaires au voisinage de la précontrainte, la durée des travaux (trois ans et demi)… ont imposé une cadence, des moyens techniques exceptionnels et une industrialisation des procédés. « Nous avons mis en place des méthodes qui nous ont permis de réaliser le renforcement de chaque travée en sept à huit semaines, deux travées adjacentes étant en travaux simultanément », explique Ludovic Gomez, responsable du chantier chez Bouygues TPRF. Une fois ces travaux terminés, l’ouvrage sera instrumenté. Un panel de douze poutres a été équipé d’un suivi acoustique et d’un suivi des contraintes à l’aide de jauges à « cordes vibrantes ». Toutes ces données seront corrélées pour vérifier l’évolution de l’ouvrage. Des essais réglementaires de chargement sont toutefois programmés sur deux nuits au printemps prochain.

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Méthodes - Des pontons hissés sous le tablier pour travailler en toute sécurité

Le site du chantier est fortement contraint. La circulation routière dense sur trois voies quasi permanente implique d’intervenir par le dessous du tablier. A cette problématique forte s’ajoutent la hauteur de l’ouvrage (50 m au-dessus du plan d’eau au droit de l’ouvrage principal haubané), un classement Natura 2000 imposant une maîtrise de la gestion des déchets, des conditions météo difficiles (vent) et des difficultés de navigation (marées, bathymétrie, etc.). Pour réaliser les travaux de renforcement en toute sécurité, Bouygues TPRF a conçu deux pontons flottants, véritables bateaux complètement autonomes, permettant le transport du matériel, des matériaux et des déchets tout en servant de plates-formes de travail une fois hissés sous les travées. Ils comportent également une partie espace de vie, des bureaux, des sanitaires et un réfectoire. Une estacade située côté Saint-Brevin permet l’approvisionnement des caissons tandis que les compagnons se rendent sur le lieu de travail par un cheminement installé sous l’ouvrage. Egalement amenées par flottaison (avec six ballons de 20 m 3 ), deux passerelles de 50 m de longueur viennent compléter le dispositif pour la pose des bandes composites en fibres de carbone et d’un revêtement de type liant hydraulique modifié (LHM). Pour répondre au caractère industriel des travaux et faire face à l’absence de moyens de manutention, ce chantier a également imposé des outillages spécifiques : têtes d’ancrage, mini-engins de bétonnage, supports de câbles de précontrainte… Selon un cycle à 35 jours, les travaux se décomposent en cinq phases : recherche des aciers existants ; carottages pour réaliser les ancrages et dérivateurs ; percement pour les scellements d’acier en talon ; bétonnage des ancrages, dérivateurs et renforts ; et mises en tension des câbles.

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Armatures - 24 km de câbles et 250 tonnes de précontrainte

En 2003, la première campagne de travaux qui devait mettre fin au processus de dégradation a mis en évidence des ruptures de fils sur les câbles de précontrainte de certaines poutres. Une perte de 10 à 20 % de précontrainte locale a été observée, ce qui a justifié un renforcement structurel de l’ensemble des poutres du viaduc d’accès sud par une solution isostatique par précontrainte additionnelle extérieure. Les travaux ont nécessité la mise en œuvre de quatre câbles 8T15S (8 torons de 15,7 mm de diamètre) par poutre, gainés et tendus entre des ancrages d’extrémité. Ces câbles sont déviés à 8,50 m de l’axe de la poutre par des bossages déviateurs en béton. La bielle d’about a été renforcée, tout comme le talon des poutres, par du béton armé de 4ha40 avec de nombreux scellements d’acier (220 000 au total). Enfin, localement, pour la reprise de l’effort tranchant, l’application de bandes de matériaux composites (fibres de carbone) vient renforcer le ferraillage. Avec 30 travées (soit 120 poutres) et quatre câbles d’acier par poutre, ce sont plus de 24 km de câbles représentant quelque 250 tonnes de précontrainte qui ont été installés. Des chiffres auxquels s’ajoutent 2 300 m 3 de béton et 800 tonnes d’armatures.

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Fiche technique

Maîtrise d’ouvrage : conseil général de Loire-Atlantique. Maîtrise d’œuvre études et réalisation : Setec TPI. Entreprises : Bouygues TPRF-VSL France avec Welbond (armatures), Normandie Perfo Service (perçage acier à sceller), AMS (lamanage), Roth (revêtement LHM), THP (haute pression), Lafarge (BPE), CLRM (passerelles d’accès), Argotec (instrumentation). Coût des travaux : environ 21 millions d’euros HT. Durée du chantier : trois ans et demi.

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