Innovation et développement expérimental - Ingerop

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D O S S I E R Contexte Nœud routier et autoroutier important, implanté au droit de la Loire et du Cher, l’agglomération tourangelle a un besoin impérieux d’une rocade. Pour ce projet exceptionnel qu’est le Boulevard Périphérique Nord-Ouest de l’agglomération tourangelle (147,5 ME pour 6,5 km à 2x2 voies et 2,5 km de raccordements à 2 voies) le département d’Indre-et-Loire a décidé en 2001, d’externaliser la maîtrise d’œuvre de l’opération en la confiant au Groupe INGÉROP, associé à Strates, cabinet d’architecture, et Outside, en charge des aménagements paysagers. Les contraintes du projet Cette infrastructure routière nouvelle se situe dans un site extrêmement sensible présentant les caractéristiques principales suivantes : • zone doublement inondable, par la Choisille et les remontées d’inondation de la Loire • nappe hydro-aquifère affleurante I N F R A S T R U C T U R E S Grand Prix de l’Innovation Infrastructures : Boulevard Périphérique Nord-Ouest de Tours Une nouvelle méthode de dimension des inclusions rigides. • jumelage et entrelacement du tracé et des voies ferrées Tours-Le Mans • tracé situé en partie sur des remblais très compressibles constitués d’argiles tourbeuses. Les solutions techniques apportées Au regard de la proximité des voies ferrées, la conception de l’infrastructure a dû intégrer un critère de déformation maximale imposé par RFF de 1 cm dans le sens vertical et horizontal. A cet effet, deux solutions ont été développées en phase conception et reprises dans le dossier de consultation des entreprises : • une solution « destructive » par substitution des sols (purges à grande échelle d’environ 300 000 m3 ) • une solution intrusive par emploi d’une technique de renforcement du sol au moyen d’une solution innovante pour ce type d’infrastructure et d’ampleur jamais vue : les inclusions rigides verticales. C’est cette dernière solution qui a été retenue dans le cadre du chantier. • 6 Vue aérienne
Les inclusions rigides Ce procédé, né dans les années 60/70, est normalement envisagé pour des ouvrages de types remblais, dallages, silos. Dans ce type de fondation, la charge s’applique simultanément aux têtes d’inclusions et au sol compressible. Les inclusions transmettent la charge due au poids de l’ouvrage et les charges de service vers le substratum afin de réduire ou même d’annuler les tassements. Pour cela, les inclusions sont posées sur la couche dure ou légèrement ancrées dans celle-ci. Elles peuvent aussi être coiffées par une tête plus ou moins large afin d’optimiser l’efficacité du dispositif. Il existe à ce jour une grande variété d’inclusions rigides et aucune norme n’est disponible accroissant la difficulté en terme d’études et de chantier. La technique mise en œuvre par la société Ménard Soltraitement dans le cadre du chantier, est le procédé CMC (Colonnes à Modules Contrôlées de 300 mm et 400 mm de diamètre). Cette technique utilise une tarière à refoulement latéral du sol, sans vibration ni remontée de matériaux le long du forage. L’outil est vissé dans le sol jusqu’à l’ancrage dans le calcaire sain puis lentement remonté sans déblai. Un mortier est alors incorporé dans le sol sous faible pression par l’âme de la tarière creuse, de façon à constituer une colonne de matériau cimenté. Le dimensionnement a été réalisé aux éléments finis à l’aide du logiciel PLAXIS dans le respect des critères de déformation horizontale et verticale imposés par RFF (1 cm maxi) conduisant à un maillage moyen de 1 colonne tous les 4 m² (soit une densité de 2 m x 2 m). Les travaux ont permis une réception du chantier en 2010 : 30 000 Cette infrastructure routière nouvelle se situe dans un site extrêmement sensible inclusions rigides d’une longueur moyenne de 5 m, soit un linéaire g l o b a l e x é c u t é d e 150 000 ml, réparties s u r 4 z o n e s d e renforcement de sols ( s u r f a c e t r a i t é e : 120 000 m²). Au maximum, trois ateliers ont été mobilisés sur le chantier pour un rendement journalier de 400 m/j. Chapitre II - Les différentes techniques de renforcement par inclusions rigides 1. DEFINITION DU RENFORCEMENT PAR INCLUSIONS RIGIDES VERTICALES Mise en place d'inclusions rigides Le renforcement par inclusions rigides verticales est envisagé pour des ouvrages de types remblais, dallages, silos… lorsque le sol est trop compressible pour supporter sans tassements A ce jour, les relevés importants effectués l'ouvrage par les à services construire. d’apporter une réponse qualitative permettant : de RFF ont montré On caractérise que les déplacements le renforcement par inclusions rigides verticales par la combinaison entre les mesurés de la voie inclusions ferrée étaient qui assurent quasi-nuls, le renforcement • une et une application plateforme dans de un transfert cadre de peu charge commun disposée et entre le réseau d'inclusions et l'ouvrage ; cette sur plateforme une quantité assure jamais la répartition atteinte de la charge entre les malgré la très grande proximité du chantier et les inclusions et le sol compressible (Figure II.1). Les inclusions peuvent être de différentes interfaces natures et difficultés et construites multiples. par différentes • méthodes une progression que nous dans détaillerons les dispositifs par la suite. et moyens Ce type de fondation peut être défini de par contrôles le fait que appliqués la charge pendant s'applique le chantier simultanément aux Conclusion têtes d'inclusions et interêt et au de sol la compressible, ce qui la différencie des méthodes de fondation traditionnelles. Le dimensionnement • une du réseaux progression d'inclusions dans les et processus de la plateforme d’exécution de transfert solution de charge mise doit en être œuvre tel que la part transmise afin de aux réduire inclusions les risques soit beaucoup de non-conformité. plus grande que celle transmise au sol. Tout en répondant aux objectifs Le rôle des inclusions est de transmettre la charge due au poids de l'ouvrage et les charges de définis service par vers le maître le substratum d’ouvrage afin de réduire ou même annuler les tassements. Contacts Pour cela, les et inclusions aux contraintes sont posées inhérentes sur la couche dure ou légèrement Michel ancrées FALEMPIN, dans celle-ci.. Directeur Les inclusions à ce peuvent type aussi de être chantier coiffées très par une tête plus large afin d'augmenter le taux de couverture et optimiser l'efficacité du dispositif. Les inclusions sont mobilisées infrastructures d'une part linéaires par la charge particulier, directement la solution appliquée proposée sur leur tête mais aussi par michel.falempin@ingerop.com l'effet d'accrochage du sol encaissant par INGÉROP avec l’appui lorsque de celui-ci GEOS est tasse innovante sous le chargement appliqué par le poids de l'ouvrage. dans le domaine routier. La plateforme Mise en œuvre de transfert dans de le charge Stéphane a un rôle GAUTIER, tout aussi important Chef de l’agence puisque de les Tours mécanismes cadre du chantier du BPNO assurant de la Tours répartition elle a permis de la charge s'y développent. stephane.gautier@ingerop.com Cette plateforme peut être composée de matériaux granulaires traités ou non traités ; elle peut être renforcée ou non par une ou plusieurs nappes géosynthétiques ; sa hauteur et ses caractéristiques mécaniques sont des paramètres importants vis à vis du développement des mécanismes de transfert de charge. Plateforme de transfert de charge Sol compressible Couche dure Géosynthétique Tête d'inclusion Inclusion rigide Figure II.1 - Schéma de principe d'un renforcement par inclusions rigides verticales Tarière CMC Schéma de principe d’un renforcement par inclusions rigides verticales • 7 Dallage
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