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Un barrage alpin renforcé à haute altitude

Olivier Baumann |  le 19/10/2012  |  EuropeOuvrage d'artTravaux sans tranchéeNormesImmobilier

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Génie civil -

La mise aux normes sismiques du barrage suisse d’Illsee demande de lourds travaux de confortement. 62 tirants précontraints verticaux sont installés pour doper sa résistance. Un défi technique et logistique.

Niché à 2 300 mètres d’altitude au cœur des Alpes valaisiennes (Suisse), le barrage hydroélectrique d’Illsee bénéficie depuis l’été 2011 d’importants travaux de confortement. Construit en 1923 et rehaussé de 7 mètres en 1945 afin d’augmenter ses capacités hydrauliques, l’ouvrage souffrait en effet de deux insuffisances. Une pathologie structurelle d’abord : le béton qui le constitue est atteint d’alcali-réaction, un mal qui entraîne le gonflement puis la fissuration du béton, et donc la baisse significative de ses capacités mécaniques. Pour y remédier, un traitement radical a été prescrit : le béton est scié verticalement dans l’épaisseur du barrage, ce qui permet de relâcher les contraintes, et donc d’enrayer la progression de la maladie. La seconde insuffisance de l’ouvrage est liée aux progrès de la normalisation: en 1923, le barrage n’avait pas été dimensionné aux séismes ; or il est implanté dans une zone sismique à risque élevé. Il fallait donc trouver un moyen pour qu’il puisse résister à un séisme de magnitude exceptionnelle. « Nous aurions pu augmenter sa masse en le rehaussant de 3 mètres », commente Tobias Meschenmoser, directeur adjoint de Sif Groutbor, la filiale suisse de Soletanche Bachy (Vinci Construction) chargée de tous les travaux spéciaux sur le chantier. Mais, soumis à des contraintes paysagères, le maître d’ouvrage ne pouvait pas modifier l’encombrement du barrage. « Nous l’avons donc ancré profondément dans la roche avec des tirants de précontrainte. » Avantage: « plaquer » l’ouvrage sur son sol support ne modifie pas sa physionomie.

La force de compression nécessaire est énorme. « Nous n’avons jamais mis en œuvre des tirants de précontrainte aussi puissants », commente Tobias Meschenmoser. De fait, les 62 tirants possèdent une charge à la rupture allant jusqu’à 725 tonnes (lire page suivante) ! Leur installation s’est révélée d’autant plus complexe que les conditions logistiques et le phasage du chantier étaient très contraints (lire page 47).
A cette altitude, impossible de travailler l’hiver. Les travaux ont donc été programmés sur trois années, de mai à septembre. En 2011, une partie du drainage destiné à enlever la pression de l’eau sous le pied du barrage a été réalisée, ainsi que l’installation de trois tirants d’essais. Cet été, tous les tirants ont été mis en place, et le drainage a été achevé. Enfin, en 2013, Sif Groutbor confortera la paroi aval du barrage, à l’aide d’une plus classique couche de béton projeté armé et cloué.

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PHOTO - 665320.BR.jpg - © CEDRIC HELSLY
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PHOTO - 665322.BR.jpg - © CEDRIC HELSLY
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PHOTO - 665325.BR.jpg - © Olivier Baumann
Fiche technique

Maître d’ouvrage : Argessa. Maître d’œuvre : Axpo. Groupement d’entreprises : PraderLosinger - Evéquoz - Dénériaz - Imboden. Travaux spéciaux (dont les tirants) : Sif Groutbor. Coût des travaux de tirants : 3 millions de francs suisses, soit 2,48 millions d’euros (coût total du chantier : un peu plus de 10 millions de francs suisses, soit 8,26 millions d’euros).

Cinématique - Des tirants actifs forés à travers le barrage

La mise en œuvre des 62 tirants de précontrainte se déroule depuis la poutre de couronnement du barrage. Cette dernière, reconstruite préalablement, est suffisamment robuste pour répartir les efforts de compression très importants que les tirants précontraints généreront. Suivent quatre étapes principales (voir schéma ci-dessous). Un « préforage » est creusé à la foreuse à travers le béton puis à travers la roche (photo ci-dessous) jusqu’à la profondeur finale, qui atteint 40 m pour les tirants les plus longs (phase 1). La verticalité de ce premier forage est alors vérifiée. « Les tolérances contractuelles sur la verticalité sont très faibles, inférieures à 1% », précise Tobias Meschenmoser, directeur adjoint de Sif Groutbor. Une fois le préforage réalisé, son étanchéité à l’eau est testée. En cas de fuite constatée, les équipes cherchent alors à localiser les fissures par lesquelles l’eau s’évacue. Cette recherche est effectuée grâce à l’essai d’eau « Lugeon ». Une fois la fissure localisée, on y injecte du coulis de ciment à l’aide d’un obturateur simple monté sur le tube d’injection (phase 2). Après que toutes les fissures ont été consolidées, on alèse (phase 3) le préforage (126 mm de diamètre) à son diamètre final (185 mm en partie courante, et 250 mm dans la partie en voûte). Vient alors l’étape la plus spectaculaire, avec la pose par hélicoptère des tirants actifs, constitués chacun de 17 ou 26 torons d’acier. La capacité des tirants à la rupture est exceptionnelle : 316 t pour les 37 tirants de 135 mm de diamètre, et 725 t pour les 25 tirants de 200 mm de diamètre, les plus sollicités, en partie voûte. Une fois les tirants installés, le forage est injecté de coulis de ciment jusqu’à 1 mètre de la tête (phase 4). Le pied des tirants est scellé sur une hauteur d’au moins dix mètres dans la roche. Après une dizaine de jours de prise, les tirants sont mis progressivement en tension: on les tend d’abord tous à 20% de leur capacité, puis à 50, 80 et enfin à 100%. Reste enfin à couvrir leur tête par un capot anticorrosion. Une fois les tirants en service, leur tension en tête sera mesurée en permanence.

Logistique - Le casse-tête d’un chantier sans route d’accès

Aucune route ne mène au barrage d’Illsee, isolé en pleine montagne à 2 300 mètres d’altitude. Les seules possibilités d’accès pour le personnel sont une originale télécabine de chantier (photo 2), l’hélicoptère ou la marche (près d’une heure). A ces difficultés d’accès s’ajoutent des contraintes logistiques. Matériels et matériaux sont ainsi acheminés sur le site via un téléphérique de chantier, ou blondin (photo 3). Le transfert d’un point à un autre du chantier des matériaux et matériels lourds ou volumineux s’effectue, lui, par hélicoptère. Ce dernier est également utilisé pour l’installation des 62 tirants actifs dans leur forage (photo 1). « Le blondin aurait eu la capacité de charge nécessaire à leur transport, explique Tobias Meschenmoser, directeur adjoint de Sif Groutbor. Mais les tirants, qui ne supportent pas d’être courbés sous peine de voir leur capacité réduite, devaient être transportés verticalement, sans déformation. Vu leur longueur - 40 mètres pour les plus longs d’entre eux -, seul l’hélicoptère pouvait assurer la tâche. »

Le phasage du chantier a, pour sa part, dû être minutieusement préparé: l’exiguïté de la poutre de couronnement du barrage, sur laquelle opèrent les équipes de foreurs, exige de travailler en « file indienne » et en sens unique, limitant ainsi le droit à l’erreur. Au final, « les contraintes liées à l’accès et à la logistique ajoutent environ 20% au coût global du chantier », estime Tobias Meschenmoser.

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