JOURNÉES OUVRAGES D ART

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1 BORDEAUX - 28 ET 29 MAI 2008

2 Diagnostic et Réparation des appuis Jean-Claude Wendling CETE de Lyon LRPC Autun Christophe Aubagnac CETE de Lyon LRPC Autun Didier Germain CETE de Lyon DIT DOA JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 2/X

3 Sommaire Présentation de l ouvrage, historique Bilan des inspections détaillées et historique des travaux d amélioration Investigations, suivi de l ouvrage Le projet de réparation Attribution du marché de travaux Perspectives JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 3/X

4 Présentation de l ouvrage, historique JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 4/X

5 Ouvrage reconstruit après la seconde guerre mondiale (1952 à 1954): 2 voies de circulation de 3 m, bordées de 2 trottoirs de 1 m (largeur tablier 8,60 m) Pont en BA (4 poutres entretoisées + hourdis), à 4 travées indépendantes de 28,50 m de portée (longueur de 29,41 m) Repérage : travées 1 à 4, culée C0, piles P1 à P3, culée C4, depuis la RD vers la RG Appuis en béton non armé (fûts d épaisseur voisine de 2 m) et chevêtre BA Piles P2 et P3 en site aquatique JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 5/X

6 Pile P3 face RG Elévation amont de l ouvrage JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 6/X

7 Les bétons des appuis: Difficultés avec formulations bétons: non atteinte résistances spécifiées (essais de compression à 7, 28 et 90 j en 1951: valeurs faibles : 255 à 300 bars) Coulage de certains appuis à l été 1952 L examen du dossier de l ouvrage n a cependant pas permis une traçabilité des formules de béton JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 7/X

8 Bilan des inspections détaillées de l ouvrage et historique des travaux «d amélioration» JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 8/X

9 Les IDP: mars août juin 2005 Ecoulements aux abouts des poutres de rive et hourdis en encorbellement Culée 0 (RD) : fissuration multidirectionnelle jusqu à 1 mm + efflorescences actives (garde grêve jusqu à 3 mm ; murets cache jusqu à 5 mm) écoulements, humidité Pile 1 : écoulements, humidité Pile 2 (site aquatique): fissuration multidirectionnelle jusqu à 2 mm écoulements, humidité JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 9/X

10 Pile 3 (site aquatique): reprises bétonnage ouvertes jusqu à 1 cm fissuration multidirectionnelle avec faïençage à grosses mailles (plusieurs mm 5 mm en face RG) + efflorescences actives écoulements, humidité Culée RG : fissuration multidirectionnelle jusqu à 0,2 mm + efflorescences actives fissuration multidirectionnelle et faïençage sur murets cache écoulements, humidité Préconisations : travaux d assainissement, d étanchéité de l ouvrage diagnostic de la fissuration des appuis (investigations sur béton ) Historique des travaux «d amélioration»: Remplacement des murs garde-grêve des culées (1984), étanchéité générale B3A (1985), joints de chaussée ( ), dispositifs de retenue et corps de trottoirs (2002), dépose des saumoducs entre poutres (2006) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 10/X

11 Pile P3 face RG Pile P3 face RD JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 11/X

12 Pile P3 détails fissuration avant bec Pile P3 avant bec JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 12/X

13 Investigations, suivi de l ouvrage JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 13/X

14 En 2001: Test acétate d uranyle (LRPC Autun ) et examen au MEB (LCPC) : gonflement interne dû à une réaction sulfatique et alcaliréaction pour la culée 4 RG et la pile 3 (prépondérance réaction sulfatique pour cette dernière) En 2003 : essais expansion résiduelle pour RAS (LRPC Lille) : m/m/an pour pile 3 et m/m/an pour culée 4 RG : quasiment plus d évolution En 2003: Test acétate d uranyle (LRPC Autun ) et MEB (LCPC) pour la pile 1 et le tablier: peu d espèces réactives RAS, globalement sain, réaction alcali silice très localisée JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 14/X

15 Suivi indices de fissuration sur la pile 3: référence: 15/04/2003, périodicité: 3, puis 6, puis 12 mois fissuration «négligeable» à «forte» pas d évolution significative ; on note cependant une légère évolution suite aux mesures de juin et octobre 2005 (fissuration «faible» en partie inférieure, «forte» en partie supérieure) Suivi distancemètre à fil invar sur la culée RD et la pile 3: référence: 16/05/2003, périodicité: 3, puis 6, puis 12 mois pas de déformation globale significative Bref ouvrage en situation de «dommage intermédiaire» (endommagé mais évoluant peu) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 15/X

16 Avant d envisager la réparation de l ouvrage, il a été décidé d achever le diagnostic: 14 carottages «à cœur»: 8 expansions résiduelles vis à vis de la réaction sulfatique (LCPC) 6 analyses minéralogiques complètes (LCPC) Objectifs : identifier les formulations de béton utilisées pour les appuis expliquer l origine des pathologies observées (réaction sulfatique et alcali-réaction) essayer d expliquer le comportement différent entre appuis JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 16/X

17 Composition minéralogique : Porosité élevée pour les culées (14,6%: durabilité potentielle faible) par rapport aux piles (11,8%: durabilité potentielle élevée); présence de nids de cailloux... Liants hydrauliques : - ciment Portland de type CEM I; C3A = 12% - fort dosage en ciment pour les culées ( 560 et 590 kg/m3 +/- 60) - dosage en ciment compris entre 380 et 460 kg/m3 pour les piles (+/- 40 à 50) - dosages variables au sein d une même pièce Teneurs en alcalins actifs élevées (entre 3 «P1 saine»- et 4,8 kg/m3 «P2 altérée») Examens microscopiques : - Pile P1 saine - Culée 0 RD, piles P2 et P3: RSI plus ou moins prononcée JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 17/X

18 Essais de réactivité : - Premier lot ( P3 altérée, P2 saine, C0 altérée et P1 saine ): expansion à 240 jours < 0,01% - Second lot ( P2 et P3 altérées ): faible gonflement < 0,04%, non stabilisé mais cinétique lente Bilan du diagnostic: Origine RSI : échauffement important aux jeunes âges (dosages élevés en ciment CEMI, températures extérieures chaudes) + caractéristiques constituants béton + humidité... Pile P1 : pas de risque d expansion Culée RD : gonflement stabilisé Piles P2 et P3 (zones altérées) : gonflement résiduel faible JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 18/X

19 Le Projet de réparation de l ouvrage JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 19/X

20 Etablissement de l APROA et du DCE de la réparation par le LRPC d Autun avec l assistance de la DOA du CETE de Lyon et du LCPC Contexte de la décentralisation: transfert de l ouvrage au CG39 (RN5 => RD905) Utilisation des résultats des essais réalisés dans le cadre de l opération de recherche du LCPC 11N052 sur la RSI (revêtements appliqués sur béton) Lancement des travaux initialement prévu en 2007, reporté en 2008 pour éviter l arrière-saison (météo et crues du Doubs) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 20/X

21 Objectifs de la réparation: étancher les corps de piles et de culées combler les dispositifs de mine de P2 et P3 confiner le béton fracturé de P2 et P3 pour éviter un risque de dislocation (embacles) Contraintes: maintien de circulation sur la RD 905, dont passage de convois exceptionnels accès aux piles en rivière milieu aquatique : pas de rejet en rivière (Loi sur l Eau: béton colloïdal, plate-forme étanche ; déclaration auprès du service chargé de la police de l Eau) risque de crues JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 21/X

22 Programme des travaux sur piles P2 et P3: - Suppression et comblement des puits de mine - Ceinturage des fûts de pile par une coque en béton préfabriquée (ép 14 cm), avec traitement des joints entre éléments - vide de 1 cm d'épaisseur laissé entre le parement du fût et la ceinture (reprise des éventuels gonflements résiduels) - joints horizontaux: joint étanche mis en oeuvre dans une gorge réalisée dans chaque élément - joints verticaux: mariage des armatures horizontales en attente de 2 éléments voisins + ferraillage vertical de reprise, produit de calage à retrait compensé - Purge des matériaux dégradés en partie supérieure des enceintes en palplanches, permettant l'encastrement des ceinturages de piles (h mini de 30 cm) et remplissage à l'aide d'un béton JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 22/X

23 - Mise en oeuvre d'une étanchéité constituée par un film de polyuréthane à prise instantanée projetée à la base des piles (sur une hauteur de 50 cm) - Réalisation en partie supérieure du sommier d'un couronnement en béton armé permettant de coiffer la ceinture (pour empêcher la pénétration d'eau) - Après nettoyage et préparation soignée du support des sommiers, mise en oeuvre d'une chape d'étanchéité constituée par un film de polyuréthane à prise instantanée projetée - Mise en oeuvre d'une peinture sur le parement du ceinturage (homogénéité d aspect avec la pile P1) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 23/X

24 Programme des travaux sur culées: - nettoyage et préparation des surfaces à protéger - protection des parements à l'aide d'un revêtement d'imperméabilisation souple à base de liant hydraulique et de polymère acrylique renforcé par une armature (ép > 3 mm) - mise en oeuvre d'une chape d'étanchéité constituée par un film de polyuréthane à prise instantanée projetée sur les sommiers Programme des travaux sur pile P1: - nettoyage et préparation des surfaces à revêtir - mise en oeuvre d'une peinture d'imperméabilisation à base de résines époxyde polyuréthane (ép contractuelle 350 µm) - mise en oeuvre d'une chape d'étanchéité constituée par un film de polyuréthane à prise instantanée projetée sur les sommiers => Homogénéité d aspect entre les culées, entre les piles JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 24/X

25 Estimation des travaux (APROA): Travaux généraux : HT Réparation piles P2 et P3 : HT Réparation culées : HT Réparation pile P1 : HT Equipements (amélioration assainissement ) : HT JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 25/X

26 Attribution du marché de travaux JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 26/X

27 Appel d offre travaux: Une Tranche Ferme (traitement des piles P2 et P3) et 2 Tranches Conditionnelles Marché de travaux passé en procédure adaptée (MAPA), car montant cumulé estimé des 3 tranches inférieur à 210 K HT Une seule offre en dessous du seuil, mais supérieure de 5 % à l estimation du Maître d Ouvrage: offre «SIRCO Travaux spéciaux», acceptée par la CAO Rq: 4 offres reçues avec des écarts très importants (de 1 à 2,7) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 27/X

28 Perspectives Préparation des travaux: - Démarrage des travaux au printemps Délai de 4 mois pour la Tranche Ferme - Affermissement des 2 Tranches Conditionnelles en 2008 (délai de 2 mois pour chacune d elles) Avril 2008: - Organisation du chantier - Procédures d exécution - Etudes d exécution (stabilité de la coque ) - Acceptation des produits (étanchéité, peinture ) - Consistance du contrôle extérieur JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 28/X

29 Perspectives JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 29/X

30 Perspectives Cette réparation permettra de tester plusieurs solutions de réparation et plusieurs produits, pour des appuis d un ouvrage affectés de façon variable par une RSI. Il est prévu : > un contrôle extérieur des travaux, > un suivi dans le temps de l efficacité de cette réparation. Nota: Au delà de 2008 : travaux de réparation du tablier (corrosion du béton armé) JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 30/X

31 Merci pour votre attention. JC. WENDLING C. AUBAGNAC Page 31/X