Améliorations et renforcements de sol à l arrière des quais

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1 3ème Conférence Magrébine en Ingénierie Géotechnique CMIG 2013 Améliorations et renforcements de sol à l arrière des quais Thierry Hermges Serge Lambert Karim Boudersa Keller Fondations Spéciales SAS 1

2 SOMMAIRE INTRODUCTION Les différents types de quai, Réalisation du terre-plein en remblai hydrauliques, Caractéristiques générales des zones portuaires et problématiques, Procédés d amélioration et de renforcement de sol Exemples d extension portuaire Exemples de réhabilitation de quais sinistrés CONCLUSION 2 2

3 Introduction Pour répondre à l augmentation du trafic de transport maritime par containers et offrir une alternative multimodale, les ports aménagent à travers le monde des nouveaux terminaux à conteneurs. Ils se composent souvent de quais avec de forts tirants d eau, adossés à une surface aménagée directement connectée aux réseaux routier, ferroviaire ou fluvial. A l arrière du mur de quai constitué de caissons, palplanches, paroi moulée ou Combiwall, le terreplein est habituellement remblayé par des matériaux issus du dragage effectué en mer sur une zone proche du port. Ces remblais sableux doivent être au préalable compactés ou consolidés en présence d eau, afin d éviter des tassements qui peuvent être très importants sous les surcharges d exploitation pouvant atteindre 100 kpa ou sous la charges des portiques de conteneurs ou tout simplement sous leur propre poids. Les solutions d amélioration ou de renforcement de sol habituellement envisagées pour des quais neufs ne sont pas forcément les mêmes que pour la réhabilitation de quais existants. 3

4 Les différents types de quais PORTANCE TASSEMENT des sables hydrauliques et parfois du sol en place 4

5 Réalisation des terre- pleins remblais hydrauliques AVANT APRES 5

6 Réalisation des terre- pleins remblais hydrauliques Réalisation d une digue en matériaux de carrière Dragage au large Remblaiement à l arrière de la digue Zone remblayée 6

7 CARACTERISTIQUES GENERALES DES PORTS Surcharges: -Trafic voitures et PL: 2 t/m² - Stockage containers: 4 à 10 t/m² - stockage en vrac Tolérances de tassement des ports: -De l ordre de 1 à 2 cm sous l effet des surcharges, - tassements supplémentaires de qq cm à long terme provenant des couches compressibles en profondeur 7

8 PROBLEMATIQUES Remblais hydrauliques nécessitent un compactage sous le niveau de la nappe, Sol d assise parfois de mauvaise qualité sur de forte hauteur, Poussée des terres sur la paroi du quai élevées liée à la surcharge d exploitation et appontage des bateaux, Travaux d amélioration parfois en off-shore,. En zone sismique problème de liquéfaction et de latéral spreading 8

9 PROCEDES D AMELIORATION DE SOL OBJECTIFS - réduire la compressibilité des sols du terre plein - réduire la poussée des terres sur le quai - augmenter la portance des caissons et des blocs béton - réduire le potentiel de liquéfaction AMELIORATION DES SOL Vibro-compactage, Préchargement / drains Compactage dynamique Injection solide, Avec éventuellement purge préalable RENFORCEMENT DE SOL Colonnes ballastées Colonne de Deep Soil Mixing Jet-grouting Conditions de réalisation en off-shore ou en on shore pour les sols en place, en on shore pour les remblais hydrauliques, 9

10 PROCEDES D AMELIORATION DE SOL LIQUEFACTION Procédés off-shore L efficacité de l amélioration de sol sera d autant plus efficace que le sable est propre 10

11 EXEMPLES Port de la Condamine MONACO Projet: extension du quai par réalisation d un terre-plein gagné de plus de 30 m sur la mer Quai existant Colonnes on-shore - démolition du quai, - mise en œuvre d un remblai 10/150 mm - nouveau mur poids, longrines d appui des loges VIP du circuit de Monaco - surcharge de 2t/m² sur le quai Futur mur de quai 30 m Sable limoneux Pl= 0.2 MPa 11

12 12 EXEMPLES Port de la Condamine MONACO Solution retenue: - renforcement de sol par colonnes ballastées du sol en place par une maille triangulaire de 1.6 m (9 000 ml) - vibrocompactage du remblai graveleux mm ( m3 de sol compacté) Colonnes off-shore 2 t/m² Nouveau mur de quai Ancien mur de quai Vibrocompactage Sable limoneux Pl= 0.2 MPa CB CB CB CB CB CB 12

13 13 EXEMPLE: Port de Valence Espagne Agrandissement de la Digue Est, - Nouveau terre-plein de m2. Type de quai: caissons Sol: limons et argiles compressibles, Hauteur d eau: m Colonnes ballastées off-shore ml de colonnes ballastées Longueur maxi: 30 m sous le niveau de la mer,longueur moyenne: 15 m. 13

14 14 EXEMPLE: Port de Valence Espagne

15 15 EXEMPLE: Port de Valence Espagne La méthode classique écartée Cette méthode nécessite la mise en place au niveau du fond marin d un tapis de gravier qui est alors traversé par un vibreur classique. Les colonnes sont alors réalisées de la même façon que des colonnes ballastées voie humide (top feed wet method). Le tapis de gravier doit être suffisamment épais afin de fournir assez de matériaux pour assurer la continuité de la colonne. Ainsi il reste toujours une quantité non négligeable de gravier qui reste inutilisé. Gravier/ballast Sédiments 3 ème Sable Conférence Magrébine en Ingénierie Géotechnique CMIG

16 16 EXEMPLE: Port de Valence Espagne La méthode S-Alpha (bottom feed) Avec la méthode S-Alpha, le gravier est mis en place à partir du bas du vibreur et il n y a plus de matériau excédentaire. Il existe deux versions : soit le gravier est apporté par une excavatrice à long bras dans une trémie située directement sur le vibreur ; soit le gravier est inséré dans une pompe spéciale qui assure le transport du gravier au vibreur. 16

17 17 EXEMPLE: Port de Valence Espagne Référence en Europe: le Port de Valencia

18 REFECTION DE QUAI Principales problématiques inclinaison, bombement, dégraphage des palplanches perte de l étanchéité de la paroi, affaissement du quai Pour assurer à nouveau une étanchéité du rideau: Injection de coulis, Injection de mortier (injection solide) Pour réduire la poussée sur la paroi: clouage vertical du sol par colonnes ou barrettes DSM/Jet réalisation d une nouvelle paroi en DSM ou Jet Pour compacter le sol décomprimé (+réduction poussée+réduction du potentiel de liquéfaction) : Injection solide, Vibro-compactage, Colonnes ballastées 18

19 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI Port de Toamasina à Madagascar Terminal de conteneurs Problème d étanchéité du quai: entrainement de fines -Tassements de la grue fondée sur semelle superficielle - Affaissements au niveau du terre-plein quais C2 et C3 Contexte : quai en activité 19

20 20 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI Port de Toamasina à Madagascar Solution retenue 20

21 21 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI Port de Toamasina à Madagascar Injection de comblement sous la dalle Jet Grouting D 0.80 m Colonnes ballastées Injection solide type CHS Colonnes de Jet Grouting + CHS Colonnes Ballastées + CHS 21

22 22 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI Port de Toamasina à Madagascar 22

23 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI LEVANTE à Valence ESPAGNE Augmentation du tirant d eau au moyen de Jet-Grouting augmentation du tirant d eau de 1,20 m pour des porte-containers de 14 m - consolidation du sol support du caisson actuel par jet-grouting vis-à-vis du déchaussement du caisson, -Draguage de la cote 14,00 existante jusqu à la cote 15,20, Les caissons reposent sur une banquette d enrochement, de sables propres et lentilles de conglomérats. En dessous, le sol est constitué d argiles compactes et graves polygéniques. 23

24 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI LEVANTE à Valence ESPAGNE 120 colonnes de Jet- Grouting de diamètre 3,5 m et longueur 6,5 m tout au long des 309 m de quai. - 1,20 m Colonne de jet-grouting Ces injections se sont réalisées à travers les caissons jusqu à la banquette existante avant les opérations de dragage. 24

25 EXEMPLE: REFECTION DE QUAI LEVANTE à Valence ESPAGNE 25

26 CONCLUSION Les aménagements portuaires consistent souvent à réaliser des terre-pleins constitués de remblais hydrauliques à l arrière de mur de quai constitué de caissons, palplanches, paroi moulée ou Combiwall. TERRE-PLEIN: Les remblais hydrauliques doivent être sableux et comporter le moins de fines possibles: Pour des sables passants à 80 µm < % le vibrocompactage est en général réalisé (compactage dynamique possible mais limité en profondeur), pour des sables limoneux, un renforcement de sol par colonnes ballastées souvent réalisés associées dans certain cas à un préchargement Caissons / blocs béton b / digues de protection Travaux en off-shore: vibrocompactage ou colonnes ballastées avec ou sans purge associée 26

27 CONCLUSION REHABILITATION DE QUAIS: - MURS DE QUAI: utilisation de procédés tel que le jetgrouting ou l injection solide (compaction grouting) - TERRE PLEIN: selon le contexte du site - En exploitation: petite foreuse utilisé par les procédés de jet-grouting et d injection solide (compaction grouting), - Autrement: renforcement par colonnes ballastées ou procédé de Deep Soil Mixing (sol malaxé avec du coulis) 27

28 Merci pour votre attention! Keller Fondations Spéciales SAS 28