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Travaux maritimes - Extension du port de Saint-Nazaire grâce à la préfabrication in situ

Blandine Dahéron - |  le 22/01/2010  |  TransportsTechniqueRéglementation techniqueLoire-AtlantiqueProduits et matériels

Situé sur la zone portuaire de Montoir, le poste 1 du terminal agroalimentaire a été étendu de 90 mètres. Le recours à des caissons et têtes de pieux cylindriques préfabriqués sur le chantier, avec un béton résistant au jeune âge, s'est révélé économique.

Le Grand port maritime de Nantes Saint-Nazaire a souhaité prolonger un quai sur 90 m de longueur et 40 m de large, en continuité du poste 1 du terminal agroalimentaire. La structure du futur quai impliquait d'avoir une continuité mécanique entre l'ouvrage futur et l'existant en raison d'une jonction en « biseau » avec l'actuelle structure (voir schéma ci-dessous). Spécificité de ce chantier, la sous-face du tablier existant a été renforcée au droit de la zone allongée de 90 m, car elle était attaquée par les ions chlorure contenus dans l'eau de mer : après hydrodémolition sur une épaisseur de 10 cm et substitution des armatures corrodées, une « peau » en béton projeté par voie sèche a été reconstituée.

Lors de la phase conception, le Port a proposé de réaliser un quai ouvert sur pieux à talus, doté d'un tablier en béton armé de 35 cm d'épaisseur, sur un réseau de poutres transversales et longitudinales de 95 cm de retombée. La maille moyenne des poutres était de 5,80 × 5,40 m. En solution variante et en réponse à l'appel d'offres, l'entreprise nantaise a proposé de modifier la structure du tablier, en intégrant un ensemble de caissons rectangulaires de taille moyenne de 5,55 × 6 m, préfabriqués sur le site, et prenant appui sur des chapiteaux cylindriques de 2 m de diamètre, également préfabriqués sur site. Au démarrage du chantier, des palplanches métalliques ont été posées pour éviter, à terme, un affouillement du talus entre le terre-plein et le quai. Les caissons ont été clavés entre eux, et aux nœuds, grâce à un hourdis généralisé de 15 cm, coulé en place.

Un béton avec une résistance de 20 MPa à 24 heures

Le béton utilisé sur ce site devait répondre à plusieurs exigences. La première était liée à sa durabilité, en accord avec la nouvelle norme NF EN 206-1 (lire article sur le guide du CETMEF ci-contre). Autres exigences : ce béton devait bénéficier d'une très bonne résistance à court terme pour que l'entreprise puisse décoffrer, manipuler et stocker les caissons. Il devait, enfin, permettre la circulation de la grue après seulement 24 h. Pour ce faire, Semen TP a mis en œuvre un béton C40/50, qui bénéficie d'une résistance « au jeune âge » de 20 MPa à 24 h. Ainsi, les engins de chantier ont pu circuler sur la dalle de compression fraîchement coulée, dans un délai réduit, et poursuivre le chantier, en particulier pour la pose de tous les éléments constitutifs du quai : battage et bétonnage des pieux, pose et clavage des massifs et pose des caissons préfabriqués.
« Cette solution a de nombreux avantages, souligne Frédéric Aury, responsable technique chez Charier. Elle permet de réduire le nombre de pièces préfabriquées, ce qui permet un gain de temps à la fabrication et à la pose. Les engins n'avaient plus qu'une seule manipulation à réaliser au lieu de cinq. Enfin, elle a permis de réduire et de simplifier les liaisons, et de réaliser l'ensemble des travaux depuis le terre-plein. » Autre gain financier, Semen TP a effectué chaque étape du chantier (battage et pose des caissons) avec des équipes polyvalentes, formées en interne.
L'entreprise a travaillé à partir de la terre, en se dirigeant progressivement vers la mer (voir photo) : ce choix a également permis de réaliser des économies, puisque les engins de travaux nautiques - travaillant sur l'eau - sont plus coûteux à mettre en œuvre. Pour ce type d'ouvrage, en travaillant depuis la terre, l'entreprise est moins dépendante du rythme imposé par les marées qui recouvrent et découvrent l'estran. Par ailleurs, Charier TP a protégé le quai avec des enrochements antibatillage.
Le prédimensionnement de l'ouvrage, lors de la remise de l'offre, et son dimensionnement lors de l'exécution, ont été réalisés grâce à une « modélisation aux éléments finis en 3D » exécutée à l'aide du logiciel Robot millénium V20.1. Cette prestation et l'ensemble des plans de coffrages et d'armatures ont été exécutés en interne au sein du bureau d'études de l'entreprise. Cette étude en 3D de l'ouvrage a permis de proposer une solution variante, optimisée et plus économique, puisque la quantité globale de béton armé utilisé a été réduite de 15 %.

L'EXPERT - Frédéric Aury, directeur technique chez Charier - « Une bonne synergie entre les ingénieurs et les hommes de terrain »

« Ce chantier de haute technicité exigeait une collaboration étroite entre tous les acteurs. Sa réussite a été rendue possible grâce à la bonne synergie entre les ingénieurs du bureau d'études techniques interne - qui ont œuvré à l'optimisation de l'ouvrage - et les hommes de terrain. Polyvalents, ces derniers étaient en mesure de mettre en œuvre simultanément les pieux et le béton armé, en progressant depuis la berge.
La maîtrise d'œuvre a toujours privilégié l'intérêt général du projet. »

Pouvoir adjudicateur exerçant la maîtrise d'ouvrage :

- Grand port maritime de Nantes Saint-Nazaire. -

Maîtrise d'œuvre :

Grand port maritime de Nantes Saint-Nazaire, pôle ingénierie maîtrise d'œuvre. -

Etudes d'exécution ::

BE interne Semen TP. -

Entreprises :

Semen TP (groupe Charier), structure du quai et réparations de l'ancien quai. -

Terrassements et VRD :

Charier TP, agence de Montoir. -

Calendrier :

4 mois de préparation et études d'exécution ; 10 mois de travaux (janvier à novembre 2009). -

Chiffres clés :

5,2 millions d'euros HT (dont 900 000 euros de réparation du quai existant) ; 108 pieux de 27 m de longueur moyenne/diamètres 713 et 711 mm ; 1 450 m 3 de béton de pieux ; 2 400 m 3 de béton de structure ; 2 200 m² de surface d'extension.

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