[TO] Règles techniques

2 km de tablier mixte en acier et béton

Mots clés : Acier - Béton - Gros oeuvre - Technique de construction - Travail

LE CHANTIER Les viaducs du Boulonnais, à Boulogne-sur-mer (Pas-de-Calais), sur le tracé de l’A16. LE PROGRAMME Trois viaducs de conception identique dans une zone géologique sensible. Franchissement d’une brèche atteignant 1,3 km de largeur et 75 mètres de profondeur. LES SOLUTIONS Une stabilisation des sols par tranchées et masques drainants Des voussoirs transparents composés de hourdis en béton préfabriqué reliés par des diagonales métalliques Une fabrication standardisée des éléments de tablier Une poutre de lancement assurant sa propre stabilité.

Situés sur le tracé de l’autoroute A16 qui reliera Amiens à Boulogne-sur-mer au printemps 1998, les viaducs du Boulonnais empruntent leurs noms aux vallons et fleuves côtiers qu’ils franchissent, à savoir Quéhen, Herquelingue et Echinghen. D’une longueur totale de 2 km, le projet a débuté en mars 1996 et, aujourd’hui, les deux premiers viaducs sont achevés. Franchissant une brèche large de 1 300 m et profonde d’environ 75 m, le viaduc d’Echinghen sera achevé en septembre 1997. La particularité de l’opération tient autant à l’ampleur des ouvrages qu’à leur impact, notamment visuel, dans l’environnement. « Notre projet a remporté les suffrages, semble-t-il, grâce à l’homogénéité architecturale entre les trois viaducs et à leur bonne intégration dans le site, résultat de la transparence de la structure », estime Pierre-Louis Carlier, l’architecte.

Les sols superficiels des collines du Boulonnais, constitués d’argiles, de calcaire et de sables sur une épaisseur de 2 à 7 m, sont instables et de portance médiocre. Dans la vallée d’Echinghen les glissements de terrain sont évalués à 3 cm par an. Aussi, les travaux préliminaires ont consisté à stabiliser les sols par exécution, à la périphérie des ouvrages, de tranchées drainantes en grave reconstituée 0/20 mm de 6 à 7 m de profondeur et de masques drainants atteignant 12 m d’épaisseur autour des appuis. Les masques sont tapissés en fond de fouille d’un géotextile anticontaminant et remplis de tout-venant de carrière. En outre, la nature du sous-sol a imposé des fondations profondes sur barrettes en béton de 2,70 m de long pour 0,60 à 1,20 m de large. Certaines barrettes sont fondées à 40 m de profondeur dans la zone d’Echinghen Nord. « La présence de blocs de grès induré dans des couches moyennement stables a généré des problèmes de pertes des boues bentonitiques et nous a conduits à utiliser des trépans de 6 t lors du forage. Le temps moyen de mise en ouvre d’une barrette a été multiplié par trois par rapport à une réalisation dans un sol de bonne qualité », explique Jean-Wilfrid Ferrier, directeur du chantier.

Des voussoirs mixtes et transparents

Le tablier est composé de voussoirs préfabriqués sur chantier reliés par encorbellements successifs. La structure des voussoirs constitue une première mondiale. Elle associe des hourdis inférieur et supérieur en béton à un treillis tridimensionnel en acier. Cette structure originale garantit une extrême transparence du tablier et lui confère une grande légèreté. En effet, les diagonales ne représentent que 5 % du poids total des voussoirs, de l’ordre de 110 t. « Le faible poids du tablier a permis d’alléger les charges sur les fondations, d’augmenter la portée des travées et par conséquent de diminuer le nombre de piles », ajoute Jean-Wilfrid Ferrier. Les viaducs de Quehen et Herquelingue ont une hauteur de tablier de 5,50 m pour des portées de 77 m. A Echinghen, la dimension du tablier varie de 5,50 m en section courante à 8 m sur les appuis des grandes travées dont la portée est de 110 m.

Une difficulté du chantier réside dans la standardisation de la fabrication des voussoirs. « Nous disposions d’environ onze mois pour créer 524 éléments de tablier, à raison de trois à quatre voussoirs par jour. Et le viaduc d’Echinghen nécessite six types de voussoirs différents », explique Jean-Wilfrid Ferrier. La construction des voussoirs s’effectue dans quatre ateliers de la façon suivante : mise en place des ferraillages des hourdis inférieur et supérieur, installation des diagonales dans un gabarit d’assemblage ; ces dernières sont des tubes de 40 cm de diamètre et d’épaisseur de 8 à 25 mm équipés à leur base d’une platine circulaire sur laquelle sont vissés des connecteurs en acier HA. Dans un troisième atelier a lieu l’assemblage par soudure du ferraillage et des diagonales puis la pose du ferraillage complémentaire. La densité des aciers avoisine les 300 kg/m3 au niveau des nouds. Vient enfin le coulage du béton, un B50, avec ajout de plastifiant et, avant le stockage, la mise en précontrainte transversale du hourdis supérieur par des torons 4T15 posés à plat. Les éléments sont bétonnés dans l’ordre de pose, si bien que chaque voussoir sert de contre-moule au suivant et lui imprime la géométrie de l’ouvrage, sa courbure et sa pente. L’assemblage des voussoirs et les finitions emploient une colle structurale – béton durci sur béton durci, béton frais sur béton durci, ou métal sur béton – et des mortiers sans retrait – expansif pour les scellements, fibré et thixotropique pour les reprofilages de tablier (Lanko).

Un lanceur intelligent

« La poutre de lancement qui culmine à 80 m au-dessus de la vallée représente une synthèse de toutes les avancées technologiques actuelles et, de fait, fournit des garanties de fiabilité et de sécurité de fonctionnement », annonce Jean-Wilfrid Ferrier. En effet, afin de maintenir une stabilité optimale du lanceur à la pose, les chariots sont asservis pour assurer un déchargement simultané des voussoirs de part et d’autre de la pile. Par ailleurs, les appuis de la poutre sont dotés d’axes dynamométriques relevant en permanence les réactions du lanceur sur le tablier et permettant ainsi de corriger en temps réel tout déséquilibre. Cette recherche accrue de stabilité est d’autant plus nécessaire que ce site très exposé aux intempéries est balayé par des vents soufflant jusqu’à 120 km/h. C’est pourquoi le viaduc d’Echinghen, orienté face aux vents dominants, sera équipé d’un écran brise-vent composé de poteaux en aluminium laqué et de lames transparentes en polyméthacrilate. Les automobilistes pourront ainsi profiter de la vue exceptionnelle sur les collines du Boulonnais en toute sécurité.

FICHE TECHNIQUE

Maître d’ouvrage : Société des autoroutes du Nord et de l’Est de la France (Sanef).

Maître d’ouvre : Scetauroute Nord et Est.

Architecte : Pierre-Louis Carlier.

Entreprises : groupement Bouygues (mandataire), Norpac, Demathieu & Bard.

Durée des travaux : 24 mois.

Coût : 324 millions de francs HT.

PHOTO :1 Le tablier du viaduc d’Echinghen constitué de travées de 77 et 110 m repose sur quatorze piles fondées jusqu’à 40 m.

2 4 500 t de ferraillage et 2 500 t de diagonales ont été employées pour fabriquer 524 voussoirs.

SCHEMA : Prenant appui sur les voussoirs en place, la poutre de lancement dépose un voussoir sur la pile suivante et complète le tablier symétriquement. Lorsque le nombre est suffisant, la poutre de lancement s’appuie sur la nouvelle partie de l’ouvrage et, après clavage des deux fléaux, reprend sa progression.

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ENCADRE

Une architecture immatérielle

Le fil directeur du projet architectural tient en un mot : la transparence. « Nous désirions que les viaducs soient « les seigneurs du lieu », mais qu’ils conservent une certaine discrétion, voire une immatérialité », explique Pierre-Louis Carlier. D’où la structure en treillis tridimensionnel du tablier et de la géométrie des piles. Ces dernières sont composées de deux jambes de section de 8 m2 pour une hauteur de 70 m au maximum. L’élancement est tel qu’avant le clavage des fléaux à mi-portée du tablier, leur extrémité oscille de plusieurs dizaines de centimètres, du fait de la flexion de la pile. Un chiffre permet d’appréhender la transparence du viaduc d’Echinghen : La matière représente 8 % de la surface définie par la structure.

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