Dossier 2011 – 165 (affaire 10 03 00126) Échangeur A2-A23

Dossier 2011 – 165 (affaire 10 03 00126)

Échangeur A2-A23 – Étude des fondationsde la passerelle

Mission G12

Affaire 10 03 00126 – Échangeur A2-A3 – Étude des fondations de la passerelle

Table des matièresIntroduction..............................................................................31. Description de l'ouvrage......................................................42.Contexte.................................................................................5

2.1 Reconnaissances effectuées.................................................................................52.2 Contexte géologique et hydrogéologique.............................................................52.3 Contexte géotechnique.........................................................................................6

3.Dimensionnement des fondations de l'ouvrage.....................73.1 Généralités...........................................................................................................73.2 Modèle géotechnique...........................................................................................7

Conclusions..............................................................................9Annexes...................................................................................10

Annexe 1 : Plan d'implantation des sondages..........................................................10Annexe 2 : Sondages...............................................................................................11Annexe 3 : Essais d'identification............................................................................22Annexe 4 : Profil en long géotechnique...................................................................28

2


IntroductionA la demande du SIR Ouest de la DIR Nord, le CETE Nord-Picardie, Département RDT, Groupe MRG, Unité Mécanique des Sols et Fondations a réalisé un rapport de niveau G12 au sens de la norme NF P 94-500 concernant le pré-dimensionnement des fondations de la passerelle permettant le rétablissement du chemin de halage de l'étang de Trith-Saint-Léger (59).

Ce projet s'inscrit dans le cadre de l'élargissement du remblai de l'autoroute A2 (dans le cadre des aménagements de l’échangeur A2-A23).

3


1. Description de l'ouvrageL'ouvrage concerné est une passerelle qui permet le franchissement de l'étang du Vignoble (Trith-Saint-Léger - 59) par le chemin de halage.Il est prévu de réaliser un ouvrage en bois permettant la circulation de piétons et ponctuellement de VL. La situation de l'ouvrage est reportée Illustrations 1 et 2.

4

Illustration 2: Vue aérienne de la zone étudiée

Illustration 1: Plan de situation de l'ouvrage projeté


2.Contexte

2.1 Reconnaissances effectuéesLes reconnaissances effectuées en février 2011 par GINGER CEBTP (dossier NBE2.B0271-1) dans le cadre de ce projet ont consisté en la réalisation de :

– 2 sondages à la tarière (au milieu de la digue et au niveau de l'appui côté digue) à 10 m de profondeur notés respectivement P0 et P1,

– 1 sondage carotté à 11,4 m de profondeur au niveau de l'appui côté chemin de halage noté SC2,

– 1 sondage à 15 m de profondeur avec réalisation d'essais pressiométriques tous les mètres noté PRS2.

Le sondage carotté a fait l'objet de plusieurs essais d'identification : • 8 teneurs en eau et 8 masses volumiques, • 2 teneurs en CaCO3 dont les procès verbaux sont fournis en annexe (voir Annexe 3 :

Essais d'identification).

Dans le cadre de l'étude de l'élargissement du remblai de l'A2, des sondages avaient déjà été réalisés en 2009 à proximité de la zone d'étude (1 sondage pressiométrique PR1, 1 sondage carotté SC1 et des sondages pénétrométriques PS1 à 3).

Un plan d'implantation de l'ensemble des sondages utilisés pour cette étude est fourni en annexe (voir Annexe 1 : Plan d 'implantation des sondages).

2.2 Contexte géologique et hydrogéologiqueLe contexte géologique indiqué par la carte géologique de Valenciennes au 1/50000ème permet de supposer la présence successive :

– d'alluvions modernes (Fz),– de craie du turonien supérieur(c3c),– d'une alternance de craie et de marne du turonien moyen (c3b),– des marnes plastiques du Turonien inférieur (c3a).

5


Illustration 3: Extrait de la carte géologique au 1/50 000ème de Valenciennes

Au niveau hydrogéologique, la nappe devrait être confondue avec le niveau de l'étang du Vignoble du fait de sa proximité.

2.3 Contexte géotechniqueL'étang du vignoble est situé dans la vallée de l'Escaut. Historiquement, ce secteur était occupé par un étang de taille réduite dont les dimensions ont fortement augmenté avec l'exploitation des graves alluvionnaires.Pour le profil concerné par cette étude, il faut considérer que l'épaisseur du remblai constituant la digue s'est substituée à l'épaisseur d'alluvions excavées lors de l'exploitation des graves.Les alluvions sont constituées de sable argileux, d'argile, de grave et de tourbe. Ces alluvions reposent sur le Turonien moyen formé de craies et marnes au nord ouest, et sur le Turonien inférieur formé de marnes plastiques verdâtres au sud-est. Cette différence de substratum peut s'expliquer par la présence d'un accident géologique. La notice de la carte géologique au 1/50 000ème de Valenciennes évoque la présence d'un anticlinal dans le crétacé entre Valenciennes et Denain dont le point culminant serait à Trith-Saint-Léger.

La transition rapide entre les substratums semble avoir lieu entre les 2 appuis de la passerelle ainsi il a été nécessaire de réaliser 2 modèles géotechniques distincts pour ces appuis (voir Annexe 4 : Profil en long géotechnique).

Les caractéristiques à considérer pour le dimensionnement de l'ouvrage sont indiquées dans les tableaux suivants (voir paragraphes 2.3.1 et 2.3.2).

6


2.3.1 Appui Nord (chemin de halage) :

Couche Cote de la base (m/NGF)

Profondeur de la base (m/TN) E (MPa) pl (MPa) α Type de sol

Limon 21,2 4 2 0,15 1/2 Limon A

Tourbe 19,2 6 0,5 0,1 1/2 Limon A

Argile grise 18,2 7 5 0,8 2/3 Argile B

Graves de craie à silex 15,7 9,5 15 1 1/3 Graves B

Craie marneuse à marne <10,2 >15 25 1 2/3 Marne

A/Craie BNB : le modèle est établi sur la base des données des sondages PRS2 et SC2 (2011)

2.3.2 Appui Sud (digue) :

Couche Cote de la base (m/NGF)

Profondeur de la base (m/TN) E (MPa) pl (MPa) α Type de sol

Remblais 19,1 3 2 0,3 1/3 Grave A

Tourbes 18,1 4 1 0,2 1/2 Limon A

Silt Argilo-sableux 16,6 5,5 3 0,5 1/2 Limon A

Argile gris-vert <13,1 >10 9 1 2/3 Argile BNB : le modèle est établi sur la base des données des sondages P0, P1 (2011) et PR01(2009)

3.Dimensionnement des fondations de l'ouvrage

3.1 GénéralitésL'ouvrage projeté est un ouvrage en bois dont les descentes de charges approximatives ne nous ont pas été fournies.

Du fait des caractéristiques mécaniques très médiocres des terrains de surface, il n'est pas envisageable d'asseoir l'ouvrage sur des fondations superficielles.

Le contexte et les caractéristiques de l'ouvrage nous amènent à considérer que le mode de fondation le plus adapté est la réalisation de pieux bois battus. Le type de pieux, au sens du fascicule 62 titre V, le plus « proche » des pieux bois battus correspond aux « battus préfabriqués béton ».

La cote de la base de la fondation devra a minima atteindre côté Sud les graves silex et côté Nord les argiles grises soit respectivement à 7,5 m/TN et 6,5 m/TN.

3.2 Modèle géotechniqueLes calculs sont réalisés à l'aide de la méthode dite du « modèle de terrain » (conformément aux prescriptions de l'Eurocode 7). Les caractéristiques à utiliser sont indiquées dans les tableaux suivants (voir paragraphes 3.2.1 et 3.2.2).

7


3.2.1 Appui Nord :

Couche Épaisseur (m) ple (MPa) Type de sol Courbe qs qs (kPa) kp

Limon 4 0,15 Limon A Q1 __ ___

Tourbe 2 0,1 Limon A __ __ ___

Argile grise 1 0,8 Argile B Q2 50 1,5

Graves de craie à silex 2,5 0,75 Graves B Q3 60 3,7

Craie marneuse à marne > 8 1 Craie B Q3 75 2,2

3.2.2 Appui Sud :

Couche Épaisseur (m) ple (MPa) Type de sol Courbe qs qs (kPa) kp

Remblais 3 0,3 Grave A Q1 10 ___

Tourbes 1 0,2 Limon A __ __ ___

Silt Argilo-sableux 1,5 0,5 Limon A Q1 20 ___

Argile gris-vert > 4,5 1 Argile B Q2 60 1,5

3.2.3 Dimensionnement des pieuxLe calcul de la capacité portante au droit de chacun des appuis est réalisé selon le fascicule 62 titre V du CCTG et présenté dans le tableau ci-dessous.

Appui Nord Appui Sud

Longueur (m) 7,5 6,5 8,5

Diamètre (m) 0,3 0,4 0,3 0,4 0,3 0,4

Qs (kN) 75,4 100,5 113,1 150,8 226,2 301,6

Qp (kN) 196,2 348,7 106,0 188,5 106,0 188,5

Qu (kN) 271,6 449,3 190,9 301,6 303,9 452,4

Qels (kN) 135,8 224,6 95,4 150,8 152,0 226,2

8


Conclusions

Le contexte géotechnique du secteur est très complexe du fait de la présence d'accidents géologiques brutaux qui rendent l'interprétation des sondages complexe. Ainsi, le modèle géotechnique est différent entre l'appui Nord et l'appui Sud, concernant notamment sur les caractéristiques du substratum.

Les fondations de la passerelle nécessitent la mise en œuvre de fondations profondes en bois par battage à une profondeur d'environ 7 m. La longueur des pieux nécessaire devra être plus importante côté Sud que côté Nord du fait de l'approfondissement du substratum caractérisé par les craies marneuses.

Le Département RDT du CETE Nord-Picardie reste à la disposition de la DIR Nord / Sir Ouest pour tout complément d'information.

9


Annexes

Annexe 1 : Plan d'implantation des sondages

X Y ZSC01 682179 294164

PS1 682043 294199

PS2 682092 294185

PS3 682141 294174

PR01 682055 294196

T0 682118.44 294231.5 23.08

T1 682106.5 294267.18 23.08

SC2 682099.6 294282.69 25.23

PRS2 682103 294279

10


Annexe 2 : Sondages

11

Sondage :

DIR NordClient :

A2/A23 - Etude fondations passerelleEtude :

Remarque :

CAROTTAGEType :

Z :

Date :

0.00 mDébut :

11.50 mFin :

1 / 75Echelle :

10-03-00126Affaire N° :

X :

Y :

SC2

Description lithologiqueCARACTERISTIQUES DES SOLS

Cisaillement - CompressibilitéIdentification

Alti

tude

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

Silt brun fonçé à rares cailloutis debrique.

Silt sablo-argileux beige.

Argile silteuse beige fonçé.

Silt argileux très organique brun fonçé.

Tourbe noire.

Sable argileux verdâtre.

Graves silex à matrice crayeuse.

Calcaire marneux grisâtre.

Marne calcaire gris-verdâtre.

Nature du terrain

Pro

f. (m

)

0.00

1.00

2.90

3.65

5.15

6.30

7.00

9.40

10.40

11.50

20.3

22.1

25.8

57.2

255.9

26.5

21

22.6

(%) Wn

Pro

f. (m

)

0.950.95

1.951.95

2.952.95

3.953.95

5.355.35

6.356.35

10.3510.35

11.35

2.008

1.999

1.953

1.575

1.072

1.979

2.059

2.043

t/m3g h

1.670

1.638

1.553

1.001

0.301

1.565

1.702

1.666

t/m3 g d

(%) Ip

(g) VBs

(%) 80µm

kPa C'

(°) phi'

kPa C cd

(°) phicd

eo kPa s' vo

kPa s' p Cs Cc m²/s

Cv Cf

Planche Photographique - Sondage SC 2

A2/A23 - Etude des fondations de la passerelle

Dossier n° 10-03-00126

DIR NordClient :

A2-A23-AXE DEtude :

Chemin de halageRemarque :

PRESSIOMETREType :

Z :

23/01/2009Date :

0,00Début :

9,50Fin :

1 / 75Echelle :

Affaire N° :

X :

Y :

PR1Sondage :

Cot

e N

GF

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

Remblai : schiste noir et sablede fonderies

Silt argileux noir trèsorganique avec tourbe.

Silt argileux noir trèsorganique

Silt légèrementargilo-sablonneux gris-vert.

Marne verte

Coupe Sommaire

Pro

fond

eur

(m)

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Wn

(%)

napp

eN

ivea

u d'

eau

22/0

1/09

23/0

1/09

DA

TE

Sta

rière

63m

mta

illan

t 58m

mO

UT

ILE

QU

IPE

ME

NT

diam

90m

mT

UB

AG

E

Em (MPa)

Pro

f. (m

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 25 50 75 100

13.6

2.3

3.9

1.4

1.2

1.6

5.6

2.8

9.0

8.9

Pf* (MPa)

0.8

0.1

0.2

0.1

0.1

0.2

0.1

0.3

0.7

0.9

1.62

0.34

0.51

0.22

0.19

0.31

0.29

0.59

1.18

1.51

Pl* (MPa)

0 1 2 3 4 5

8.0

6.0

7.0

6.06.0

5.0

19.0

4.0

7.0

5.0E

m/P

l*

Sondage :

DIR NordClient :

A2-A23 - Axe D - Chemin de halageEtude :

Niveau d'eau en fin de sondage : 0.85 mRemarque :

CAROTTAGEType :

Z :

20/01/2009Date :

0.00 mDébut :

9.00 mFin :

1 / 50Echelle :

09-60-00063Affaire N° :

X :

Y :

SC 1

Description lithologiqueIDENTIFICATION DES SOLS

BoîteTriaxial Compressibilité

Alti

tude

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

Remblai de schistes et ballast.

Remblai de schistes noirs, cendresvolantes, résidus de fonderie.

Silt argilo-sablonneux gris vert trèsfortement organique.

Sable argileux gris vert à litsorganiques.

Silt argilo-sablonneux, organique àtourbeux, brun fonçé.

Tourbe silto-argileuse noire.

Sable argileux gris vert à lits tourbeux.

Grave de silex à matrice silto-sableuseverdâtre.

Argile verdâtre raide, très faiblementmarneuse.

Nature du terrain

Pro

f. (m

)

0.00

0.50

5.00

5.605.80

6.306.45

7.00

8.30

9.00

8.5

12.9

14

14.7

16.5

16.3

21.2

42

104.25

30.934.6

42.4

40.7

12.8

26.1

(%) Wn

Pro

f. (m

)

1.001.00

1.501.50

2.002.00

2.502.50

3.003.00

3.953.95

4.954.95

5.155.15

5.505.50

5.705.705.855.85

6.606.60

6.856.85

7.957.95

8.85

1.710

1.411

1.8951.711

1.749

1.771

2.009

g h

(Mg/

m3)

1.200

0.691

1.4471.271

1.228

1.259

1.593

g d

(Mg/

m3)

5.3

kPaC'

34.0

(°)phi'

0.30

lam

bda

cu

39

7

kPaCuo

5

kPa C cd

28

(°) phicd

2.575

1.376

eo

62

70

kPa s' vo

80

83

kPa s' p

0.145

0.068

Cs

1.187

0.516

Cc m²/s Cv Cf


Annexe 3 : Essais d'identification

22


Annexe 4 : Profil en long géotechnique

28

Documents

Dossier 2011 – 165 (affaire 10 03 00126) Échangeur A2-A23