Rapport d expertise. BRGM/RP FR Projet PSP12REU11 Appui Département - Routes 2012 Fiche d'intervention n

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1 Rapport d expertise RD 242 PR Diagnostic géologique et hydraulique Compte-rendu de l inspection du 22 mai 2012 BRGM/RP FR Projet PSP12REU11 Appui Département - Routes 2012 Fiche d'intervention n Cadre de l expertise : Assistance technique Date de réalisation de l expertise : 22 mai 2012 Localisation géographique du sujet de l expertise : RD242 PR Cilaos (974) Auteur BRGM : A. Rey, J. Druon Demandeur : Département de La Réunion / DDV / UTR Sud Mai 2012

2 L original du rapport muni des signatures des Vérificateurs et Approbateurs est disponible aux Archives du BRGM. Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. Ce rapport est le produit d une expertise institutionnelle qui engage la responsabilité civile du BRGM. Ce document a été vérifié et approuvé par : Vérifcateur : Nom : M. Fontaine Date : 11 juin 2012 Approbateur : Nom : S. Bes de Berc Date : 13 juin 2012 Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. Mots clés : Expertise Route Chute de blocs - Ouvrage hydraulique charriage RD242 - La Réunion Cilaos En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Rey A., Druon J. (2012) RD Diagnostic géologique et hydraulique Compte-rendu de l inspection du 22 mai 2012 Rapport d'expertise - RP FR 15 p., 15 fig. BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM. 2 RP FR - SGR/REU

3 Table des matières 1. Objet de l'expertise Rappel du contexte MORPHOLOGIE HISTORIQUE DES DESORDRES Diagnostic et risques résiduels PAROI DOMINANT LE PR OUVRAGE HYDRAULIQUE - ENTONNEMENT RISQUES RESIDUELS Recommandations RP FR - SGR/REU 3

4 1. Objet de l'expertise Le Conseil Général de La Réunion - Unité Territoriale Routière Sud (UTR Sud) - a demandé au BRGM d effectuer un diagnostic géologique au niveau de l ouvrage hydraulique de la ravine La Rouille traversant la RD242, au PR7+800, sur le territoire de la commune de Cilaos. Ce secteur a fait l objet d un précédent diagnostic de la part du BRGM, le 20 mai 2011 suite à un éboulement important au niveau de Piton Fleurs Jaunes (Rapport BRGM/RP FR) survenu en mai 2011 (date précise non connue) qui induit des écoulements à fort charriage dans la ravine La Rouille et de fréquents dépôts sur la RD242 au niveau du franchissement. Conformément aux recommandations du BRGM, des travaux d amélioration du fonctionnement de l ouvrage hydraulique (modification du profil en long de la route, modification des dimensions et du profil de l ouvrage hydraulique) ont été réalisés fin 2011, avant la saison cyclonique, avec comme principal objectif de réduire l impact pour la chaussée et ses usagers. Malgré ces travaux, suite à de fortes pluies, une nouvelle coulée boueuse de moindre ampleur est survenue le 29 février 2012, nécessitant une nouvelle expertise avec comme objectifs de : évaluer les causes du phénomène, effectuer un diagnostic de l ouvrage ; émettre si nécessaire les recommandations en matière de sécurisation et d amélioration du fonctionnement de l ouvrage. Le diagnostic a également porté sur les menaces géologiques potentielles issues de la paroi dominant l ouvrage de franchissement (principalement en rive gauche de la ravine La Rouille). L expertise du site a été réalisée par A. Rey et J. Druon (BRGM), en cours d après-midi du 22/05/2012, en présence de M. Guito Grondin (UTR Sud), à partir d observations visuelles faites depuis la route (RD242). Les résultats préliminaires de l'expertise et les premières recommandations ont été signifiés oralement à l'utr. PR Figure 1 Localisation du site examiné (Source : Géoportail ) 4 RP FR - SGR/REU

5 2. Rappel du contexte 2.1. Morphologie Le versant Sud-Est du Piton Fleurs Jaunes domine la RD 242 sur plus de 700 m de hauteur et présente un relief très accidenté et entaillé par le passage des ravines Patates et La Rouille. Il est armé de coulées de lave de la phase II du Piton des neiges et de brèches clastiques altérées et fracturées (dépôts d avalanche de débris de Cilaos). La tête du versant présente une zone d instabilité active s étendant sur une hauteur d environ 250 m et une largeur variant de 40 à 80 m d amont vers l aval. L éboulement de mai 2011 qui a conduit à l expertise du BRGM s est produit dans cette zone d instabilité (Rapport BRGM/RP FR). Ouvrage de franchissement au PR Figure 2 : Localisation du PR7+800 et du bassin versant dominant Au droit du franchissement de la ravine La Rouille, la RD242 est dominée par une falaise subverticale d environ 12 à 15 m de hauteur au sein de laquelle un «goulet» façonné par l érosion lors des crues, canalise les écoulements de la ravine. De nombreux dykes sont observés dans le versant amont et aval de la RD242 dans ce secteur, notamment au niveau de l axe d écoulement de la ravine La Rouille Historique des désordres D après les témoignages recueillis auprès de l UTR Sud (M. Grondin), la ravine présente un écoulement à fort charriage qui engendre de fréquents débordements sur la chaussée au PR Une coulée de boue de près de 200 m d extension a par exemple été constatée sur la chaussée en 2010, suite à un épisode pluvieux significatif (date précise non communiquée). D importantes perturbations étaient occasionnées suite à ce type d évènements par le passé (coupure de la route pendant plusieurs jours, travaux de curage et de réparation nécessaires). Afin RP FR - SGR/REU 5

6 de remédier à ces désordres, le conseil général (UTR Sud) a procédé, fin 2011, à des travaux d aménagement de l ouvrage hydraulique et du gabarit de la chaussée au droit du franchissement de la ravine La Rouille sur la RD 242 (cf. plans de conception de l ouvrage - figure 3) : modification du profil en long de la route : création d un «faux radier» au-dessus de l ouvrage hydraulique, pour contenir les éventuels dépôts et éviter la progression des éventuelles coulées de boues vers le sud ; modification de l ouvrage hydraulique : création d un entonnement avec une pente de 10% pour faciliter l écoulement et l évacuation vers l aval. Entonnement Dalot Modification profil en long de la route Protection anti affouillement en enrochements liés 10 m Figure 3 : Plans de l ouvrage hydraulique au PR7+800 RD242 (documents fournis par UTR Sud) 6 RP FR - SGR/REU

7 Dans le cadre de la présente expertise, l UTR Sud a également communiqué au BRGM des clichés illustrant les désordres occasionnés au niveau de l ouvrage de franchissement de la ravine La Rouille sur la RD242 lors de chaque épisode de pluie significatif. Ces clichés témoignent de l ampleur des désordres avant et après la réalisation des récents travaux d amélioration du fonctionnement hydraulique de l ouvrage (cf. figures 4 à 10) : Clichés de fin janvier 2011 (avant réalisation du nouvel entonnement) ; Clichés du 29 février 2012 (après réalisation du nouvel entonnement). L analyse des clichés, notamment ceux de l épisode du 29 février 2012, témoigne de l intensité des crues et de l importance du charriage. Les principales observations issues de l analyse de ces clichés et des données météorologiques à disposition sont les suivantes : Clichés de l épisode de fin janvier 2011 (cf. figures 4 et 5) : o 207 mm de précipitations cumulées enregistrées à la station météorologique de Cilaos du 27 au 30 janvier 2011, en 4 jours (dont un maximum de 82,2 mm enregistré le 30 janvier) ; o Comblement de l ouvrage hydraulique existant au PR7+800 : création d un embâcle avec débordement sur la chaussée côté Ilet à Cordes (extension sur près de 200 m sur toute la largeur de la chaussée et sur une épaisseur moyenne de l ordre d un mètre. Clichés de l épisode du 29 février 2012 (cf. figures 6 à 9) : o 184 mm de précipitations cumulées enregistrées à la station météorologique de Cilaos du 28 au 29 février 2011, en 2 jours (dont un maximum de 134,2 mm enregistré le 29 février) ; o Malgré l intensité de la crue du 29 février 2012, l ouvrage n a été comblé que partiellement au niveau du dalot sous voirie et le débordement sur la chaussée a été limité à une extension de quelques mètres aux abords immédiats de l ouvrage de franchissement (débordement préférentiel côté sud de l ouvrage - côté Ilet à Cordes) ; o Evolution très rapide du régime d écoulement de la ravine. Les références horaires sur les clichés montrent que le débordement sur la chaussée avec le dépôt conséquent de matériaux se produit en l espace de 5 minutes (cf. figures 6 et 7) ; o Les traces de l écoulement (cf. figure 7) en paroi montrent que l entonnement n est pas suffisamment large pour contenir l ensemble de la crue. RP FR - SGR/REU 7

8 Dir. Ilets à Cordes Dir. Ilets à Cordes Figure 4 : Comblement de l ouvrage de franchissement de la ravine fin janvier 2011 (avant modification de l ouvrage hydraulique) Figure 5 : Dépôts de matériaux (coulée de boues) sur la RD242 fin janvier 2011 S N S N Extension latérale de l écoulement Dépôts liés au débordement Figure 6 : Crue de la ravine La Rouille le 29 février h25 Figure 7 : Crue de la ravine La Rouille le 29 février h30 S N S N env.12 à 15 m Figure 8 : Débordement avec dépôts de matériaux lors de la crue du 29 février h39 Figure 9 : Vue de la paroi dominant la RD242 lors de la crue du 29 février h02 N 2 m S Figure 10 : Blocs rocheux charriés lors des crues de la ravine La Rouille 8 RP FR - SGR/REU

9 3. Diagnostic et risques résiduels L inspection du 22 mai 2012 a porté sur les points suivants : Diagnostic géologique de l état de la falaise dominant l ouvrage de franchissement de la ravine La Rouille au PR7+800 ; Diagnostic de l état de l ouvrage hydraulique au PR7+800 (passage sous chaussée) Paroi dominant le PR7+800 Le diagnostic a porté sur l état de la falaise dominant la chaussée, principalement au niveau de la rive gauche de la ravine la Rouille, sur une largeur d environ 10 m, qui présente une hauteur de l ordre de 15 m à cet endroit. L objectif consiste à évaluer les menaces potentielles pour les usagers de la RD242 et l ouvrage hydraulique. S N Cicatrice d une chute de bloc isolée récente ~15m Figure 11 : Vue de la paroi dominant la RD242 au PR7+800 en rive gauche de la ravine La Rouille RP FR - SGR/REU 9

10 Nos observations sont les suivantes : La morphologie de la paroi à cet endroit est marquée par une hauteur variable (quelques mètres côté nord à près de 15m vers l axe d écoulement de la ravine au sud) et un éloignement variable par rapport à la chaussée. La paroi est éloignée d environ 5m de la chaussée au niveau de la ravine étant donné la présence d une fosse en pied matérialisant l entonnement de l ouvrage hydraulique ; La paroi est subverticale au niveau de la ravine et avec une inclinaison moins marquée, de l ordre de 50 à 60 à l extrémité côté nord ; De nombreux dykes sont observés dans le versant dominant la RD242 dans ce secteur, notamment au niveau de l axe d écoulement de la ravine La Rouille. Ils constituent l ossature du pied de la paroi dominant la chaussée à cet endroit (cf. figure 11), avec une inclinaison peu prononcée à l affleurement. Des formations bréchiques indurées (dépôts d avalanches de débris de Cilaos) sont observées en paroi au-dessus des intrusions ; La cicatrice d une récente chute de bloc est identifiée en tête de paroi (cf. figure 11), mais ne présente pas de signes apparents d instabilité pouvant engendrer une menace à court terme ; La crête de la paroi présente une morphologie plus favorable à des zones de départ de blocs avec une pente plus prononcée avec quelques dièdres découpés par des fissures mais ne montrant pas de signes apparents d instabilité pouvant engendrer une menace à court terme (pas de surplombs marqués, pas de décollement de la paroi, ni de fissures ouvertes) ; La fosse de réception des écoulements de la ravine La Rouille constitue un réceptacle aux éventuelles chutes de blocs isolées issues de la paroi. Nos observations n ont pas permis de mettre en évidence de risques résiduels particuliers à court terme pour la RD242 et ses usagers Ouvrage hydraulique - entonnement Le diagnostic a porté sur l état de l ouvrage hydraulique permettant le franchissement de la ravine La Rouille au PR7+800 de la RD242 après la saison des pluies et au bout de quelques mois de mise en service (livraison de l ouvrage fin 2011). Les principales caractéristiques de l ouvrage sont les suivantes (cf. plans présentés en figure 3, informations issues d un métré effectué par l UTR Sud récemment) : Entonnement à l amont du dalot, en pied de paroi, revêtu par des enrochements liés et délimité par des murs maçonnés verticaux surélevés au niveau de la chaussée par des parapets de 0,80 m de hauteur. L entonnement présente une profondeur moyenne par rapport à la chaussée de l ordre de 2,20 m. Le volume estimé de l entonnement est de l ordre de 40 m 3 ; Dalot de forme rectangulaire canalisant les écoulements de la ravine, passage sous la chaussée (13 m de long, pente de 7%, 2 m de large et hauteur variable de 2 à 2,60 m) ; L exutoire à l aval est matérialisé par une protection en enrochements liés de plusieurs mètres de long. Nos principales observations sont les suivantes : Le parapet (muret maçonné) en bordure de chaussée côté Sud a été endommagé par les récents écoulements qui l atteignent et le dépasse lors de fortes cures : le béton de finition en couverture du parapet a été partiellement détruit suite aux impacts par les éléments charriés par les écoulements de la ravine en crue (cf. figure 13) ; 10 RP FR - SGR/REU

11 L entonnement est partiellement comblé. Quelques gros blocs semblent coincés dans le passage sous chaussée (dalot) et engendre des dépôts de matériaux en recul vers l entonnement (cf. figure 12) ; La protection anti affouillement aval de l ouvrage hydraulique est affouillée sur près d 1m de profondeur mettant à jour l enrochement lié qui menace de se fissurer et de se rompre partiellement (cf. figure 14). La protection en enrochements liés à l aval ne semble pas ancrée sur le substratum. On distingue des dépôts alluvionnaires directement à l aval de celle-ci ; La chaussée ne présente pas de désordres apparents, hormis quelques dépôts résiduels identifiés au niveau de l accotement. N S S N Figure 12 : Comblement partiel du dalot engendrant une accumulation des dépôts au niveau de l entonnement amont Figure 13 : Endommagement sur le parapet côté sud et destruction partiel du poteau RP FR - SGR/REU 11

12 O E Figure 14 : Affouillement à l extrémité de la protection en enrochements liés (aval) 3.3. Risques résiduels Etant donné les informations à disposition (clichés communiqués par l UTR Sud et rapport d expertise précédent du BRGM sur le secteur, BRGM/RP FR) et les observations de terrain lors de l inspection du 22 mai 2012, les risques résiduels potentiels lors de prochaines crues de la ravine La Rouille pour l ouvrage hydraulique sont les suivants : 1. Poursuite de l endommagement du parapet côté sud avec risque de destruction de ce dernier, ce qui induirait de nouveaux dépôts de matériaux (coulée de boues) sur la chaussée et donc un risque d endommagement de celle-ci et un danger significatif pour les usagers ; L orientation des écoulements en période de crue côté sud est liée, d après nos observations, à la présence d irrégularités en paroi. La présence de dykes, de dureté plus importante que leur encaissant, les brèches, occasionnent un léger ressaut qui modifie les conditions d écoulement (favorable aux rebonds des matériaux charriés). Le goulet formé en paroi dans l axe de la ravine présente également en «rive gauche» un plan incliné qui favorise une orientation des écoulements vers le sud. Cela limite l efficacité de l entonnement et tend à endommager l ouvrage sur son côté sud. 2. Risque de comblement de l ouvrage ; Le comblement de l ouvrage est lié à la présence potentielle de blocs volumineux dans les matériaux charriés par les écoulements (volume de l ordre de 600 à 800 litres pour les plus gros blocs observés lors de l évènement du 29 février par l UTR, cf. figure 10). Ces blocs peuvent être ralentis après l atteinte de l entonnement puis rester bloqués dans l entonnement voire dans le dalot, engendrant l accumulation de dépôts à l arrière puis le comblement de l ouvrage (partiel ou total selon l intensité et la durée de la crue). La pente de l ouvrage ne semble pas suffisante pour assurer aux matériaux charriés un transport vers l aval des blocs. 3. Risque de destruction de la protection anti affouillement. L érosion générée par les crues à l aval de l ouvrage explique l affouillement de la protection en enrochements liés. La présence de matériaux mobilisables dans le lit à l aval et l intensité des crues explique le développement de l érosion. Afin de 12 RP FR - SGR/REU

13 limiter ce type de désordre, la protection anti-affouillement en enrochements liés est à fonder en profondeur sur un substratum sain peu sensible à l érosion. 4. Recommandations Afin d améliorer le fonctionnement de l ouvrage hydraulique et ainsi limiter les désordres et les risques sur la chaussée pour les usagers, nos recommandations, établies à partir des observations et du diagnostic détaillés précédemment, sont les suivantes : Procéder dès que possible à un curage des matériaux présents dans l entonnement et le dalot afin d évacuer l ensemble des matériaux qui limitent la capacité hydraulique de l ouvrage. Ce type d intervention est à mener régulièrement afin d anticiper tout épisode de crues, notamment avant et pendant la saison des pluies ; Rehausser le muret maçonné côté sud, notamment au contact de la paroi là où les écoulements sont les plus fréquents afin de les intercepter et de les guider dans l entonnement. La hauteur finale du muret est à déterminer précisément à partir d un levé topographique du site. A ce stade, à partir des éléments à disposition, nous préconisons de rehausser le muret d au moins 1 m ; Dérocter en paroi les irrégularités rocheuses qui tendent à modifier l orientation des écoulements. Il s agit d éliminer ces matériaux sans remettre en cause la stabilité de la paroi. Le déroctage est à mener avec précaution. Une attention particulière sera portée au dyke horizontal afin de ne pas l éliminer complètement car il protège contre l érosion les formations sous-jacentes. Les zones à traiter sont les suivantes (cf. figure 15) : o le plan incliné situé en rive gauche au-dessus du dyke ; o la partie supérieure du dyke dans l axe de l écoulement afin d augmenter la pente à ce niveau au sein de la paroi (éliminer le «replat» occasionné par le dyke qui favorise les rebonds). Fonder la protection anti affouillement à l aval sur un substratum sain (création d une «bèche») qui est à identifier en profondeur au préalable par des reconnaissances ; Ces recommandations sont à mettre en oeuvre avant la prochaine saison des pluies. Au-delà de ces mesures, des inspections visuelles régulières sont à mener par les équipes de l UTR Sud au droit du secteur afin d évaluer l évolution de la paroi, notamment en rive gauche. Tout indice d'évolution préjudiciable devra conduire rapidement à refaire une expertise, et si besoin à modifier sur le champ les modalités de trafic (neutralisation d'une voie, voire coupure provisoire de la circulation). RP FR - SGR/REU 13

14 A maintenir impérativement A dérocter Figure 15 : Zones à traiter en paroi 14 RP FR - SGR/REU

15 Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP Orléans Cedex 2 - France Tel Service Géologique Régional Réunion 5, rue Saint Anne BP Saint Denis Cedex Tél. :