SECURISATION DU PONT DE LA RIVIERE DES MARSOUINS PAR ... · 1972 sur les appuis restants d’un ancien pont CFR (Chemin de Fer Réunionnais, abandonné en 1975) en ajoutant deux autres

Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG2014 – Beauvais 8-10 juillet 2014

SECURISATION DU PONT DE LA RIVIERE DES MARSOUINS PAR CONFORTEMENT ET CEINTURAGE PAR MICROPIEUX

REINFORCEMENT BY MICROPILES TO SECURE THE BRIDGE OF MARSOUINS RIVER

Clément BOIS1, Alban NICOLINI2

1 ROCS (filiale de GTS), La Réunion, France, [email protected] 2 GTS (groupe NGE), Saint Priest, France, [email protected]

RÉSUMÉ — Le pont de la rivière des Marsouins est un pont stratégique du réseau

routier (secteur Est de La Réunion), situé sur la commune de Saint Benoît où passe

la RN2. Il s’agit de travaux sensibles en rivière, dont le bassin versant est

mondialement connu pour ses records de pluviométrie et la beauté de ses canyons

(Takamaka). ROCS, mandataire du groupement, a été missionnée par le Service

Ouvrage d’Art de la Région Réunion (SOA) pour le confortement des quatre piles du

pont par forages et injections de traitement. La variante proposée consistait au

confortement des culées, avec un ceinturage par micropieux couplé à de l’injection

de comblement sous chaque pile du pont. Cette solution a été préférée à la solution

de base, qui proposait un traitement sous les piles par Jet Grouting. Une enceinte

étanche composée de micropieux jointifs types I et III, de diamètres 250 mm, a donc

été réalisée autour de chacune des quatre piles du pont pour améliorer le sol sous-

jacent et limiter les risques d’affouillement sous les fondations en cas de crue

cyclonique. Quant aux culées, le perré a été conforté par béton projeté teinté et les

cavités immergées l’ont été par comblement en béton colloïdal par des plongeurs

scaphandriers. Cette opération de grande envergure et très technique, qui a

commencé en mai 2012 et qui s’est terminée en février 2013, est présentée dans cet

article.

ABSTRACT — The bridge of the "Marsouins" river is a strategic bridge of the road

network located on the city of Saint Benoît (Reunion Isle) where passes the RN2.

These works are realized in a sensitive environment, whose watershed is worldwide

known for its records of rainfall and the beauty of the canyons (Takamaka). ROCS,

authorized representative of the consortium, was commissioned by the Department

of Road Structure for the reinforcement of four piers of the bridge, by drilling and

injection treatment. The proposed variant involved to the reinforcement of the

abutments, by creating a belt of micropiles around the piers, coupled to the injection

of filling under each of the bridge battery. This solution was preferred to the basic

solution, which proposed treatment under the piles using Jet Grouting. A sealed

enclosure composed of contiguous micropiles (type I and III with a diameter of 250

mm), has been performed around each of the four piers of the bridge to improve the

underlying soil and reduce the risk of scour under the foundations in case of cyclonic


flooding. As for the abutments, there was reinforced by projected stained concrete,

and submerged cavities were filled with colloidal concrete by deep-sea divers. This

highly technical construction, which began in May 2012 and ending in February 2013,

is presented in this article.

1. Introduction : projet de confortement des appuis

À l’Est de l’Ile de la Réunion, l’entrée dans la commune de Saint Benoît se fait par la

RN 2 franchissant la rivière des Marsouins sur un pont en béton de 115 mètres de

long (Figure 1 . Pont de la RN 2). L’ouvrage a la particularité d’avoir été construit en

1972 sur les appuis restants d’un ancien pont CFR (Chemin de Fer Réunionnais,

abandonné en 1975) en ajoutant deux autres piles. Le pont de la rivière des

Marsouins se situe dans un endroit réputé pour la beauté de ses canyons (Takamaka

et Bébour), dans une vallée très encaissée et coupée par de nombreuses cascades.

La rivière, qui prend sa source au Piton des Neiges, traverse donc un bassin très

arrosé avec des précipitations journalières maximales exceptionnelles, avant de

déboucher dans l’Océan Indien.

Afin de visualiser l'ouvrage, voici les caractéristiques du pont de la RN 2 :

- Ouverture totale : 115 m, environ 106 m hors piles

- Piles : 4 piles hémicylindriques en maçonnerie de 2.4 à 3.2 mètres de largeur

- Sous-poutre : 15.56 m NGR

- Fond du lit : 3.93 NGR

Figure 1 . Pont de la RN 2

L’ouvrage, pont stratégique du réseau routier de l’île, étant soumis aux fortes

intempéries cycloniques (le cyclone Bejisa en janvier 2014, le cyclone tropical

Gamède en 2007) est sous surveillance. Régulièrement, des inspections des appuis

immergés ont été programmées par la Commission Départementale d’Orientation

Agricole (CDOA), elles mettent en lumière l’abaissement du niveau du lit ainsi que le

déchaussement des massifs de fondations de certaines piles du pont. En 2008, un

diagnostic concernant la vulnérabilité des appuis préconisait un confortement

provisoire par enrochements des piles (particulièrement P1) en préparation à la

période cyclonique 2008/2009. En l’absence d’archive explicite, une campagne


géotechnique par sondage carotté a été réalisée en 2008 afin de définir : la cote des

massifs, la nature et la granulométrie des alluvions sous les massifs, la nature et la

cote du substratum non affouillable au droit de chaque pile. Le résultat de cette

campagne a permis d’établir un profil géotechnique au droit de l’ouvrage, constituant

une base à l’analyse de la vulnérabilité et permettant de hiérarchiser les priorités.

2. Contexte géotechnique et hydraulique

2.1. Contexte géotechnique : alluvions et boue

Pour le diagnostic préalable, des sondages carottés et inclinés ont été réalisés selon

un plan d’implantation défini sur chaque appui en franchissant le massif de fondation

et traversant les alluvions, pénétrant de cinq mètres dans le substratum non

affouillable.

La campagne de sondage a révélé principalement deux formations : alluvions

grossières et coulée boueuse cimentée.

Les fondations des piles P1, P2, P3 et P4 sont constituées de ces formations

alluvionnaires grossières. Celles-ci sont composées de blocs de basalte (jusqu’à un

mètre de diamètre) de graviers et de sables. Lors de la phase travaux, un tubage à

l’avancement sera indispensable pour maintenir les parois du forage, de plus des

pertes de fluides et des circulations d’eau seront à envisager.

Quant à la coulée boueuse cimentée, elle est présente au droit des deux culées de

P1 et P4. Composée de limons marron entre les blocs, graviers et sables, elle est

marquée par un creusement entre les deux piles.

Faute de sondage ou de paramètre mesuré sur site, les caractéristiques

pressiométriques et de cisaillement ont été évaluées sur la base de références

similaires. (Figure 2 : Coupe longitudinale dans l'axe du pont)

Figure 2 . Coupe longitudinale dans l'axe du pont

2.1.1. Mesures hydrauliques : pluviométrie et crues

Le pont franchit la rivière des Marsouins dans sa partie aval environ un kilomètre

avant son débouché dans l’Océan Indien. La rivière dessine un méandre en amont

de la RN 2, favorisant la formation d’ilots. Naturellement hautes, les berges forment

une falaise de part et d’autre du pont de la RN2. Cette falaise est rendue instable par


un affouillement en pied et menace les habitations et infrastructures routières (RD

54) en rive droite. (Figure 3 : vue Google earth)

Figure 3 . vue Google earth

Dans un bassin vaste doté d’un petit cours d’eau, les crues peuvent être

spectaculaires et en affouiller le lit et les berges comme les fondations des ouvrages.

Ces derniers voient les cotes basses de leurs fondations se rapprocher des niveaux

des lits. Celles du pont de la RN 2 supportent toujours les efforts mais elles prennent

leurs assises dans des alluvions crues très sensibles à l’affouillement.

Sans étude hydraulique de dimensionnement, avec peu de données pluviométriques

disponibles, il reste les données du Plan de Prévention des Risques naturels

prévisibles d’inondation (PPRi) de décembre 2004 donnant une estimation des débits

à l’embouchure : Q10 = 1 300 m/s ; Q30 = 2 000 m/s ; Q100 = 2 800 m/s.

Concernant le phénomène de crue, les données enregistrées lors de gros

événements au niveau du barrage hydroélectrique de Takamaka et à la station de

mesure de Bethléem sont suffisantes pour une estimation fiable des débits

fréquentiels.

Le bassin versant étant peu vaste, il compte des records de pluviométrie sur 24 ou

48 heures avec plusieurs mètres d’eau. Ces crues très violentes et très rapides sont

potentiellement très destructrices. (Figure 4 . Cyclone Dumile janvier 2013)


Figure 4 . Cyclone Dumile janvier 2013

La conséquence directe de ces crues est l’apparition d’un phénomène de dépavage

(abaissement soudain du lit de la rivière) de plusieurs mètres d’épaisseur (jusqu’à 4

mètres).

2.1.2. Contraintes et solutions proposées

Dans ce contexte géotechnique particulier, d’autres contraintes devaient être prises

en compte dans l’étude des travaux :

- Proximité du lit mineur

- Situation différente pour chacun des appuis

- Présence de matériaux granulaires très crus avec de nombreux blocs

- Contexte d’écoulement fort

- Exigüité : obligation d’abaisser le niveau des plateformes autour des piles pour

passer les glissières de forage de longueur standard

- Accès : installation de chantier dans le lit majeur (risque de submersion en cas de

forte crue)

- Protection de la faune : cette rivière sauvage est non polluée, ce qui implique un

fort enjeu en termes de biodiversité, de plus l’embouchure est un site très prisé des

pêcheurs traditionnels de bichiques (alevins)

- Travaux en milieu subaquatique : ces missions nécessitent l'intervention de

plongeurs - scaphandriers

L’objet des travaux de sécurisation est bien de conforter les appuis sans y toucher et

non de reprendre le pont et ses charges en sous-œuvre. La solution adoptée

consiste à ceinturer chaque pile avec deux rideaux de micropieux ancrés d’un mètre

sous la couche d’alluvions dans la coulée boueuse qui joueront le rôle de protection

physique en cas de crue ainsi qu’une enceinte étanche limitant le risque de

dispersion du coulis de traitement. Puis, des forages seront réalisés à l’intérieur de

l’enceinte créée par les micropieux sous les fondations pour améliorer les

caractéristiques du sol d’assise par injection de coulis de traitement. Une dalle de

couverture sera ensuite coulée entre le double écran et la pile. Cette opération a


nécessité l’ensemble des techniques de travaux spéciaux maîtrisées par le

groupement ROCS (mandataire) et GTS.

En tenant compte de toutes ces contraintes, voici rapidement les solutions

préconisées pour la mise en sécurité de l’ouvrage :

- Culée C0 : elle est en site terrestre et est fondée sur une coulée boueuse massive.

Les protections concernent essentiellement la réhabilitation du perré par une couche

de béton projeté de 10 cm environ.

- Pile P1 : c'est la pile la plus vulnérable à l’affouillement puisqu'elle est dans le lit vif

avec un fort débit d’étiage. Fortement exposée au risque, P1 a été inscrite en priorité

au planning des travaux et a été traitée selon le même principe d'exécution que

décrit ci-dessus. Autrement dit, le planning des travaux a été fait en fonction de cette

priorité en programmant par exemple les interventions sur P1 exclusivement en

saison sèche.

- Piles P2, P3 et P4 : le confortement préconisé a été conforme aux méthodes

décrites ci-dessus. (Figure 5 : Schéma du principe de confortement)

- Culée C5 : la pile est protégée naturellement par cinq mètres d’alluvions, il n’y a pas

de risque d’affouillement, aucun travaux de traitement était nécessaire.

Figure 5 . Schéma du principe de confortement

3. Déroulement des travaux

3.1. Confortement par un double rideau de micropieux

La phase de préparation a été réalisée en coordination avec le chef de chantier pour

optimiser la faible place, définir la gestion des eaux de lavage de la centrale et des

machines pour éviter la pollution de la rivière, limiter les aller-venues des camions

d’approvisionnement en ciment, en carburant… (Figure 6 . Principe du double rideau

de micropieux)


Figure 6 . Principe du double rideau de micropieux

Cette opération d’envergure et très technique a duré de mai 2012 à février 2013,

nécessitant une phase de préparation afin de définir les accès, les actions de

protections de l’environnement… (Figure 7 . Implantation du chantier)

Figure 7 . Implantation du chantier

Cette opération a nécessité l’ensemble des techniques de travaux spéciaux

maîtrisées par le groupement ROCS (mandataire) et GTS :

• Travaux sur cordes pour le béton projeté de protection anti-érosion sur culée C0

• Travaux subaquatiques pour le béton de comblement des affouillements sous culée

C0

• Travaux de confortement provisoires de fouilles par parois clouées et grillage pare-

éboulis et béton projeté, pour abaisser les niveaux de plateforme sous les piles P3 et

P4, afin de pouvoir réaliser les micropieux verticaux sans toucher l’intrados du pont

avec les glissières de forage.

3.2. Optimiser la méthode de forage dans un contexte hétérogène

Pour protéger les piles de l’érosion et des gros blocs de roches charriés par la rivière,

l’entreprise a réalisé un double rideau de micropieux formant une barrière étanche.

Les micropieux ont comme armature un tube 127/109 mm. Une équipe de 15


personnes a participé au chantier pour faire tourner trois ateliers de forage et

d’injection. L'entreprise a réalisé deux lignes d’environ 50 micropieux (selon la

géométrie des piles) de 250 mm de diamètre et de 6 à 9 mètres de profondeur pour

atteindre le substratum considéré comme non affouillable. (Figure 8 . Mise en œuvre

du double rang de micropieux)

Figure 8 . Mise en œuvre du double rang de micropieux

Les forages difficiles ont parfois ralenti les cadences. ROCS a dû s’adapter à chaque

instant à un sol très hétérogène d’une pile à l’autre. Il est à noter aussi la présence

de matériaux antropiques, restes de bois et acier après la construction du pont qui

n'ont pas facilité la mise en œuvre des micropieux. L'équipe a éprouvé deux

méthodes de forage. Elle a commencé à forer avec la méthode Rota Odex qui

présentait à priori moins de risque de coincement du tube mais qui sollicite plus la

machine. Rocs a ensuite procédé aux forages par la méthode Odex, le marteau fond

de trou à roto-percussion bat le tube à l’avancement en tournant. Cette méthode a

permis d’optimiser la mise en œuvre des micropieux avec un minimum de

coincements de tube sur ce chantier. (Figure 9 . Plan d'implantation des injections

P1)

Figure 9 . Plan d'implantation des injections P1


3.3. Culée C0 : Travaux sur corde et subaquatiques

La culée C0 s’enfonce de 5 mètres dans l’eau, en rive gauche. Erodée par l’eau, la

culée présentait des cavités importantes menaçant son intégrité. Une coque de

protection anti-érosion en béton a été réalisée par les techniciens cordistes de

ROCS. Cette coque a été recouverte d’un treillis soudé et d’une couche de 15 cm de

béton projeté. En amont, une digue provisoire de gabions a été montée par une

équipe de scaphandriers afin de casser le courant devant la culée et permettre le

travail en sécurité.

Pour le traitement de cavités, d’autres blocs de gabions ont fait office de coffrage en

étant positionnés par grutage devant trois zones (Figure 10 . Digue provisoire de

protection en gabions - Mise en œuvre de béton projeté). Un béton composé

d’agents colloïdaux (pour empêcher son délavement par l’eau de rivière) a été injecté

via une pompe munie d’une flèche de 40 mètres placée en rive droite.

Figure 10 . Digue provisoire de protection - Mise en œuvre de béton projeté

Le confortement de cette culée était la plus délicate de l’ensemble de l’opération.

Ces travaux en milieu sensible (en rivière) nécessitaient une préparation et une

surveillance accrues. Toutes les parades et systèmes de protection avaient été

réfléchis en phase préparatoire et mises en place au cours du chantier : barrage

flottant étanche, bacs de décantation, zones de lavage du matériel…

Conformément à la réglementation, des contrôles de PH ont été effectués

régulièrement pour repérer d’éventuelles fuites de béton. (Figure 11 . Mesures

régulières du PH et barrage flottant)

Figure 11 . Mesures régulières du PH et barrage flottant


3.4. Renforcement de talus pour les piles P3 et P4

Concernant la pile P3, la pente du talus était acceptable en phase provisoire, mais

des protections contre les chutes de pierres étaient indispensables par la pose de

grillage et béton projeté (technique habituelle et éprouvée à la réunion, le grillage

faisant office d’armature).

Le confortement était indispensable pour le traitement de la pile P4, mis en œuvre

par paroi clouée provisoire, dimensionnée par une étude spécifique de notre bureau

d'étude technique.

4. Conclusion

Pour cette opération de sécurisation, ROCS et GTS ont travaillé au maximum

pendant la saison sèche en donnant priorité aux piles P1 et P2 soumis au courant de

la rivière, ainsi qu’à la culée très atteinte par l’érosion en rive gauche.

Dans une première phase de juin à septembre 2012, il s’agissait de traiter les piles

P1 et P2. Dans une seconde phase, la culée C0 a été sécurisée de septembre à

décembre. Puis, pendant la saison humide, les piles P3 et P4, les plus éloignées de

la rivière, ont été confortées. Entre temps, des pluies cycloniques ont contraint les

équipes à replier le matériel.

Ce chantier expérimental a respecté les délais prévus et a donné suite en 2013 à

deux chantiers de confortement du même type, celui de rivière des Galets et de

rivière Saint Etienne. Ces deux opérations ont aussi bien fonctionnées dans le sens

où il n’y a pas eu de ruine de l’ouvrage.

Remerciements

Les auteurs remercient leur cotraitant GTS (groupe NGE), leurs sous-traitants de 1er

et second ordre (GTOI pistes et plateforme, béton sous culée C0, béton de

couverture, et SEANERGY, sous-traitant de GTOI, scaphandriers). Sincères

remerciements aussi adressés à leurs fidèles et compréhensifs clients et maitre

d’œuvre, service Ouvrage d’Art de la Région Réunion, Le CETE d’AIX (maintenant

CEREMA).

Références bibliographiques

XBatista D., Bescond B., Delgado J.L., Hékimian A. (2010). Etude du CETE Méditerranée, RN 2 Pont sur

la rivière des Marsouins - Projet de confortement des appuis affouillables

Documents

SECURISATION DU PONT DE LA RIVIERE DES MARSOUINS PAR ... · 1972 sur les appuis restants d’un ancien pont CFR (Chemin de Fer Réunionnais, abandonné en 1975) en ajoutant deux autres