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Etudes et chantiers

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Viaduc de la Colagne

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28 septembre 2007 (mis à jour le 17 janvier 2011)

Situation
RN 88 - Section A75 - Le Romardiès

Un ouvrage de dimensions exceptionnelles

Le Viaduc de la Colagne permettra à la nouvelle RN88 de franchir la vallée de la Colagne sur une brèche naturelle présentant une ouverture de 700 m, à plus de 140 m au dessus du lit de la rivière.

Après l’étude de 27 solutions techniques différentes, l’ouvrage retenu par les décideurs et les concepteurs est un viaduc réalisé en béton précontraint, à 5 travées de longueurs différentes, construit selon la technique de l’encorbellement successif.

L’ouvrage fini présente une longueur de 663 m entre joints d’about, de portées (de l’Est vers l’Ouest) de respectivement 91, 151, 190, 148 et 83 mètres. La largeur du tablier est de 19,5 m permettant d’accueillir une chaussée à 2 x 2 voies séparées et bandes d’arrêt d’urgence.
L’épaisseur du tablier (mono caisson de hauteur variable de forme trapézoïdale avec encorbellements) varie de 5 m à la clé et sur appuis de rives, à 11 m au droit des piles les plus hautes, P2 et P3.

Du fait de la géologie rencontrée aux pieds des appuis, les fondations sont de types variés : fondations sur pieux pour les culées, fondations sur puits pour les piles exceptée pour P2 où l’horizon rocheux de bonne qualité a permis une fondation de type superficiel (semelle de 2,5 m d’épaisseur toutefois).

Les spécificités du chantier : haubans provisoires et béton à haute perfomance

De par sa portée principale de 190 m, (valeur très élevée pour cette méthodologie de construction) cet ouvrage a présenté des difficultés particulières :

  • Un haubanage provisoire : afin de stabiliser les grands fléaux en cours de construction, des haubans provisoires ont été mis en œuvre en travers de la vallée. Ils ont permis aux fléaux de résister aux éventuelles rafales de vent et d’éviter leur oscillation tout en sécurisant l’équilibre de construction. La mise en œuvre puis le démontage de ces haubans, au dessus de l’ex RN9 et au dessus des lignes SNCF ont dus être menés avec la plus grande précaution.
  • Le béton employé pour le tablier est un béton à hautes performances, permettant d’atteindre des résistances élevées au jeune âge, ce qui autorisait un décoffrage rapide après bétonnage, donc un enchaînement des phases de construction tous les 3 jours. La maîtrise de ce béton a été délicate.

Quelques chiffres

Il aura nécessité 100 000 m3 de terrassements, la mise en œuvre de 51 000 m2 de coffrages, de 21 000 m3 de béton, de 3 000 tonnes d’acier auxquelles s’ajoutent 600 t d’acier de précontrainte.

L’ouvrage à l’épreuve !

Comme tout ouvrage de franchissement, du plus modeste au plus grand, la réglementation technique française impose, à l’achèvement du chantier, de procéder à des épreuves de l’ouvrage.
Cette opération ne teste pas à proprement parler la solidité du pont, mais permet d’apprécier les déformations provoquées par plusieurs cas de chargement de tout ou partie de l’ouvrage comparant ces déformations réelles avec celles qui ont été calculées par les logiciels qui ont dimensionné l’ouvrage. Les épreuves permettent aussi de détecter tout comportement anormal d’une partie de l’ouvrage.

Les épreuves de charge de l’ouvrage sont réalisées en utilisant des camions de type « 6 roues » présentant chacun un poids total en charge compris entre 26 et 30 tonnes, réparti en 6 t sur l’essieu avant, et 12 t sur chacun des deux essieux arrière du camion.
Ces poids lourds sont positionnés sur l’ouvrage selon plusieurs cas différents :
chargement des appuis (au droit des piles, de culées de l’ouvrage) afin de mesurer les tassements des appareils d’appui qui portent le tablier
chargement, travée par travée de l’ouvrage, puis deux travées par deux travées, en distinguant des chargements en milieu de travée (efforts de flexion longitudinale du tablier) et en extrémité de travée (efforts de cisaillement du tablier)
chargement d’un seul côté du tablier : efforts de torsion du tablier, et comportement du tablier selon une charge déséquilibrée

Vu la grandeur du viaduc de la Colagne, ce sont 32 camions qui ont été utilisés pour tous ces cas de chargement prévus. La charge maximale utilisée pour les épreuves de l’ouvrage de la Colagne représente donc entre 830 et 960 t environ, valeur somme toute modeste rapportée aux plus de 35 000 t du tablier seul. L’opération a duré 2 jours (les 25 et 26 juillet 2007).

Les acteurs

Maître d’ouvrage : Direction Départementale de la Lozère puis la Direction Régionale de l’Equipement du Languedoc Roussillon/Service Maîtrise d’Ouvrage

Maître d’oeuvre : Direction Départementale de l’Aveyron puis la DIR Méditerranée/Service Ingénierie Routière de Mende-Millau

Partenaire : Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA) et le Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement Méditerranée (CETE Méditerranée)

Architectes : André Mascarelli

Pour en savoir plus sur l’opération routière :
Consultez le site internet de la DRE Languedoc-Roussillon.

Un zoom sur le chantier

RN88 section A75-Romardès

Glissement au niveau de la culée C5 du viaduc de la Colagne

Situation géographique : Lozère
Opération : aménagement de la liaison A75 / RN88 au Romardiès- Culée C5 (versant Est) du viaduc de la Colagne.
Caractéristiques techniques : le viaduc de la Colagne constitue le plus grand ouvrage du projet.

Une fois réalisé, il constituera le viaduc le plus important jamais construit en Lozère, et permettra, au sortir del’autoroute A75, de franchir la profonde vallée de la Colagne pour accéder au plateau des Bories.
L’ouvrage de 663 mètres de longueur et 110m de hauteur, est de type caisson en béton précontraint. La culée C5 est fondée sur 4 pieux ancrés dans un massif rocheux constitué de gneiss. La section courante attenante à la culée est fondée sur un remblai qui se prolonge de part et d’autre de la culée et repose sur le versant Est de la Colagne.

Ce même remblai doit également accueillir le rétablissement de la voie communale qui cheminera en aval de la culée C5 sous le tablier pour desservir le plateau des Bories.

Le glissement : Deux zones présentant des désordres sont visibles sur la photo ci-dessous, on peut observer un glissement de versant (1) qui débute au-dessus de la voie communale (VC) et s’étend un peu en dessous de cette dernière. La deuxième zone de désordres (2) affecte le versant aval de la VC et la piste d’accès à la pile P3

Le bourrelet sous la VC est parfaitement visible et se referme bien avec les désordres observés dans le talus et le versant amont de la VC. On peut donc émettre l’hypothèse d’un glissement de versant.

Le glissement affectant la piste P3 (2), sous jacent à celui de la VC, reste complètement indépendant.

Le glissement (1) dans le versant amont de la VC est apparu suite au stockage de matériaux sur la plateforme située plus en amont à proximité de la culée C5.


Réalisation de la bêche : Suite aux éléments décrit précédemment et sur la base des éléments géotechniques alors disponibles, une solution bêche a été proposée par le CETE méditerranée. La bêche une fois remplie de matériau 100/500 avait pour but de recouper le plan de rupture théorique, situé à la surface du gneiss sain, d’assurer ainsi un blocage du glissement et servir d’appuis au futur remblai de la culé C5 et de la section courante. Lors de sa réalisation il a été observé de nombreuses failles Est-Ouest et Nord-Sud. Le toit du gneiss sain n’a pas été rencontré à la cote théorique ; aux environs du profil P6 de la bêche comme le montre le relevé géologique ci dessous.

Hiver 2004/2005, réalisation de la plateforme de construction de la culée C5 : les désordres se poursuivent :

Suite à la réalisation de la bêche, la stabilisation du versant observé dans un premier temps à laisser la place à une reprise des désordres au cours l’hiver 2004/2005. Cette reprise des désordres coïncide avec la réalisation du remblai pour la plateforme servant à la construction de la culée C5. Une campagne de reconnaissances géotechniques complémentaires a donc été réalisée ainsi qu’une surveillance inclinométrique et topographique du versant.

Ceci à permis de mettre en évidence un modèle structural du versant pouvant expliquer les désordres observés et le manque d’efficacité de la bêche. Cette dernière se situant à cheval sur une fracture Est-Ouest à un endroit où les terrains glissés ont l’épaisseur la plus grande. A noter que les nouveaux désordres observés se sont toujours superposés aux premiers désordres apparus dans le versant.

Les reconnaissances ont montré que la rupture du dièdre se situait dans une zone argileuse de 50 cm à 1m d’épaisseur à l’interface gneiss sain/ Gneiss fracturé. La surface de rupture est située globalement sur un plan penté d’une vingtaine de degrés et orienté vers le Nord-Ouest (N23°23°NW), est décalée en profondeur en plusieurs paliers, par des accidents Est-ouest

Mesures conservatoires : Les désordres se poursuivant en corrélation avec la pluviométrie, il a été décidé afin de poursuivre les travaux de construction de la culée C5 d’alléger le poids des terres dans la zone instable du versant. Ainsi 5000 m3 ont été déchargés en amont de la bêche. Cette mesure à permis de stopper les mouvements du terrain, mais elle n’a pas permis d’assurer la réalisation du projet, puisque le remblai de la culée C5, le remblai de la future 2x2 voies et celui du rétablissement du chemin de la voie communale nécessitent un re-chargement du versant, bien plus important que celui ayant provoqué les désordres observés.

Mesures envisagées : L’ensemble des mesures qui avaient alors été envisagées ne prenaient pas en compte les contraintes géométriques liées :

  • au rétablissement de la voie communale avec une pente inférieur à 8%,
  • à la réalisation du remblai de la culée C5 et de la future 2x2 voies
  • au respect du projet architectural

Ceci a conduit le SIR de Mende à proposer un terrassement de la partie instable du versant. Cette solution a consisté à substituer les terrains situés au-dessus de la surface de rupture, par le remblai technique définitif du projet (comme un indiqué sur le profil suivant). Ce dernier étant assis sur une surface drainante et frottante fondée dans le gneiss sain et massif.

Le terrassement a commencé en août 2007 et se poursuit actuellement. Il se déroulera en trois phases.

La surface de glissement apparaît complexe car entrecoupée de discontinuités Est-Ouest et Nord-Sud, formant une surface globale de glissement en escalier, orientée N23°- 20°à30°NW, qui débute à une côte NGF voisine de 710m pour se terminer part un replat situé sous la voie communale à la côte NGF 679m.

Phase 1 : Déchargement de la côte 725m (remblai plateforme C5) jusqu’au toit de la bêche

Les terrassements en amont ont débuté 3m en arrière de la culée et des voiles en retour. Pour se faire un talus avec une pente d’environ 1/1 a été réalisé dans les matériaux meubles constitués successivement de remblais et de gneiss altérés. Les discontinuités Est-Ouest situées en amont ont bien été mises en évidence et le gneiss sain à été recoupé par le talus à une cote voisine de 710m NGF. Durant cette phase le talus à 1/1 constitué de remblai et de gneiss altérés meubles à subit un glissement dont la surface de rupture n’avait pas d’extension mettant en péril la culée. Ce glissement à fait l’objet par la suite d’un blocage à l’aide d’un masque rocheux en matériaux 100/500.

Phase 2 : Déchargement du sommet de la bêche jusqu’au talus amont de la VC

L’excavation de la phase 2 a débuté par le terrassement des matériaux 100-500 de la bêche. Ces matériaux ont été stockés en dépôt provisoire. Par la suite les terrassements se sont poursuivis jusqu’à mettre à jour le toit du gneiss sain ainsi que les surfaces structurales (plan de faille) des discontinuités Est-Ouest et Nord-Sud. Après interception et purge de la surface du glissement, des redants ont été aménagés. La phase 2 s’arrête vers la coté NGF 693m et met en évidence une discontinuité E-W identifiée lors de reconnaissances.

Après validation du fond de fouille de la phase 2 un masque rocheux à été construit en matériaux 100/500 afin de conforter le talus situé contre la culée C5. Un merlon de protection a également été mis en place en partie basse afin de poursuivre le terrassement à venir de la phase 3.

A venir…………..

Phase 3 : Déchargement sous la VC

Les terrassements de la phase 3 viennent de débuter, le déchargement sous la voie communale ne s’étend que dans l’emprise des désordres observés à ce niveau. Il commence à la cote NGF 693m sur une faille Est-Ouest rejetant le toit du gneiss à la cote 685m. Le but de cette phase est de traiter le toit du gneiss sain situé entre les côtes 685 et 679m.

Après avoir valider le fond de fouille de l’ensemble de la surface de glissement, le Maître d’œuvre fournira à l’entreprise ses instructions en matière d’assainissement à réaliser pour drainer la surface du glissement et les nombreuses discontinuités qui l’affectent.

Cet assainissement pourra être constitué de :

  • Drain subhorizontaux
  • Drains récupérateur (diamètre à définir)
  • Exutoire et tranchée drainante
  • Couche drainante (avec géotextile anti-contaminant au toit) constitué de matériaux 100-500.

Le Re-chargement

Le rechargement consiste à re-construire un remblai technique depuis le bas du glissement, incluant le rétablissement de la voie communale et permettant la réalisation des remblais d’accès à la culée.

Ce remblai devra être réalisé en accord avec les plans, profil en long et profils travers.

La reconstruction de ce remblai se fera avec les matériaux issus des déblais généraux du chantier après identification et contrôle de leurs caractéristiques géotechniques par l’entreprise.

GLOSSAIRE :

Culée : Appui extrême d’un pont, situé sur l’une des deux rives. La culée soutient le tablier, la voûte ou l’arc de l’ouvrage. Elle peut retenir ou non les terres.

Dièdre : Discontinuités d’un massif rocheux, formant des plans de failles dont l’intersection forme un volume rocheux plus ou moins stable.

Bêche : Excavation remplie de matériaux rocheux drainants et frottants, formant un dispositif destiné à intercepter un plan de glissement et stabiliser le terrain.

Redants : Aménagements du plan de glissement à l’origine lisse et continu, en une surface irrégulière formant plus ou moins des escaliers.

Merlon : Ouvrage de protection former par un talus

Masque rocheux : Dispositif de confortement formé par des matériaux rocheux qui s’appuient sur un talus instable afin de le soutenir

En téléchargement :

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