Comportement des fondations d ouvrages sur les sols mous de Béjaia renforcés par des colonnes ballastées

Transcription

1 Comportement des fondations d ouvrages sur les sols mous de Béjaia renforcés par des colonnes ballastées Bahar R.* Laboratoire de Géomatériaux, Environnement et Aménagement, Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, Algérie Sadaoui O. Département de Génie Civil, LGEA, Université Mira Abderrahmane de Béjaia, Algérie Khiatine M. Construction and Testing Engineering Laboratory, Alger, Algérie Résumé Cette communication présente quelques cas pathologiques liés au comportement des ouvrages industriels fondés sur les sols mous et compressibles renforcés par micro pieux ou colonnes ballastées de la plaine de Bejaia. Il s agit de l analyse et de la discussion des mesures de tassement de ces ouvrages, l impact sur leur comportement et l évaluation du niveau de fiabilité des solutions de renforcement adoptées. Les ouvrages expérimentés sont les bacs de stockage de pétrole du terminal marin, deux batteries de silos de stockage de céréales respectivement en béton armé et métallique et la sphère de stockage de gaz du centre emplisseur GPL. Mots-clés: Ouvrage industriel - sol compressible tassement renforcement 1. INTRODUCTION Les terrains situés dans la plaine alluviale de Bejaia, en particulier dans la zone portuaire de la ville, présentent des caractéristiques géomécaniques défavorables sur une épaisseur pouvant dépasser les m (Bahar et al, 1). La particularité du site est sa faible portance, sa compressibilité élevée et le risque potentiel de liquéfaction et d inondation (Sadaoui, ; Khiatine, 11). Le développement industriel de la région a engendré l occupation des terrains proches de la zone portuaire. Plusieurs ouvrages fondés sur des fondations superficielles sur ces sols sans renforcement ont subi des pathologies diverses, affaissement des bacs de stockage d hydrocarbures liquides, tassement des silos de stockage de céréales, tassement de culée de ponts, etc. La construction d ouvrages industriels lourds nécessite donc des fondations profondes très coûteuses ou un traitement préalable des sols (Dhouib et Blondeau 5). Malheureusement, malgré le traitement de ces sols, certains ouvrages ont subi des tassements excessifs nécessitant un renforcement supplémentaire très coûteux par une reprise en sous œuvre. Cette communication présente quelques cas pathologiques liés au comportement des sols et à l exploitation des données d auscultation de tassements sur les fondations d ouvrages stratégiques implantés sur les sols compressibles de la plaine de Bejaia. L objectif recherché est la capitalisation du retour d expérience sur le comportement réel des fondations sur les sols compressibles, l évaluation de leur niveau de fiabilité, l impact des tassements sur le comportement de ces ouvrages et les solutions de traitement adoptées. Pour ce faire, nous avons collecté l ensemble des données géotechniques existantes auprès des maîtres d ouvrages ainsi que tous les plans graphiques relatifs au génie civil des structures en question. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés aux tassements subis par les ouvrages suivants : Bacs de stockage de pétrole du terminal marin, Deux batteries Silos de stockage de céréales respectivement en béton armé et métallique et la sphère de stockage de gaz du centre emplisseur GPL * Auteur correspondant: ramdane_bahar@mail.ummto.dz Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 1

2 . SITUATION ET CONTEXTES GEOLOGIQUE ET GEOTECHNIQUE DE LA PLAINE DE BEJAIA La ville de Bejaia est située à environ 5 kms à l Est de la capitale Alger. La plaine alluviale de Béjaia s étend sur une superficie d environ 75 hectares. Elle est intercalée dans sa majeure partie aux embouchures de deux oueds : Soummam et Seghir. Cette zone n avait pas connu dans le passé de développement urbain à cause des différents aléas mis en évidence par des études hydrauliques et géotechniques réalisées dans la région. La faible portance du sol, sa forte compressibilité et le risque de liquéfaction et d inondation par les crues des deux oueds sont parmi ces aléas et constituent une contrainte en matière d urbanisation. Le débordement de l oued Soummam en 3 avait causé d énormes dommages aux infrastructures de base et aux équipements limitrophes (routes, aéroport, etc.). La rareté des terrains au niveau du centre urbain et le développement des industries ont incité les promoteurs immobiliers et industriels à l occupation les terrains proches de la zone portuaire. La géologie régionale matérialise la plaine de Béjaia dans les bassins synclinaux post nappe du Tell (Roth, 195). La dépression située entre les monts Gouraya au Nord et Sidi Boudraham au Sud-Ouest a été comblée par les alluvions fines des oueds Soummam et Seghir et interpénétrées dans les dépôts marins transgressifs. Du point de vue stratigraphique, l ensemble des dépôts est d âge quaternaire. Il résulte de l histoire géologique que la zone portuaire prolongeant la plaine alluviale est constituée par des matériaux fins plus ou moins vasards (limons, argiles) et sables déposés sur un substratum rocheux assez profond rencontré à environ à 5 m, de nature marno-calcaire du crétacé. Sur le plan géotechnique, la plupart des terrains ont été couverts par des essais de reconnaissance pour évaluer la résistance des sols et leur degré de constructibilité. Il s avère que les couches superficielles de nature alluvionnaire, à dominance sablo-argileuse et parfois hétérogènes, n ont pas encore atteint un degré de consolidation suffisant, par conséquent leur capacité portante est faible et leur compressibilité est élevée. La faible portance et la compressibilité élevée des sols alluvionnaires de la plaine de Bejaia, et particulièrement la zone portuaire, nécessitent des fondations profondes ou le traitement des sols pour construire des ouvrages lourds. Plusieurs cas d ouvrages réalisés sur fondations superficielles dans cette zone ont subi des pathologies diverses tels que l affaissement généralisé des bacs de stockage de pétrole, tassement de silos et culée de pont, etc. (Sonatrach, 1991, ). La figure 1 présente quelques caractéristiques mesurées sur les sols de la zone portuaire. Profondeur (m) Vitesses (m/s) Vitesses Vp V s Profondeur (m) Module de Cisaillement (MPa) Site Zone Portuaire de Béjaia Profondeur (m) N SPT -corrigé Site Zone Portuaire de Béjaia Profondeur (m) P l, Ep (MPa) Pression limite Module pressiométrique Figure 1. Quelques résultats d essais réalisés sur le site portuaire de Béjaia. Résistance de pointe CPT (MPa) 1 1 Profondeur (m) Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11

3 3. PRESENTATION ET DISCUSSION DE QUELQUES CAS PATHOLOGIQUES On présente dans ce paragraphe l examen et la discussion de quelques cas pathologiques liés au comportement des sols et à l exploitation des données d auscultation de tassements sur les fondations d ouvrages stratégiques implantés sur les sols compressibles de la zone portuaire de Bejaia (Sadaoui, ). On s intéresse en particulier aux tassements subis par les ouvrages suivants (Fig. ) : - Bacs de stockage de pétrole du terminal marin Bejaia ; - Batterie de silos en béton armé et de 1 silos métalliques de stockage de céréales, - Sphère de stockage de gaz du centre emplisseur GPL, Bacs de stockage de pétrole Batterie de silos en béton armé Sphère de stockage de gaz Figure. Vue en plan du terminal marin nord et sud Affaissement des bacs de pétrole et leur reprise en sous œuvre Le terminal marin de Bejaia est une zone de stockage d hydrocarbures liquides. Le site renferme seize bacs métalliques de forme cylindrique de capacité variable de 35 à 5 m 3 (Fig. ). Les bacs ont été construits en Leur structure est composée d un assemblage de viroles métalliques d épaisseurs variables de à 3 mm soudées sur une fondation souple en tôles métalliques de mm d épaisseur. Le diamètre des bacs varie de 5 à 7 m et leur hauteur est de m. A l intérieur coulisse un toit flottant en acier d un poids propre avoisinant 3 tonnes (Sonatrach, 1991). Les bacs reposent sur un sol reconstitué en surface par un TVO compacté en forme de galette de à 3 m d épaisseur surélevée par rapport au terrain naturel. Les charges d exploitation sont cycliques, elles sont variables en fonction du chargement en pétrole de densité moyenne de.9. Le bac plein transmet au sol une contrainte moyenne à l ELS de l ordre de 1. bars. Vers la fin des années 19, les bacs C9, R13 et R1 ont subi des tassements différentiels, une ovalisation et une perte de verticalité. La figure 3 montre un exemple des mesures des tassements enregistrés sous le bac C9. Ces pathologies étaient préjudiciables pour leurs structures (coincement du toit flottant, déformations excessives du fond et contraintes parasites), par conséquent leur mise hors service a été prononcée. Les tassements différentiels mesurés ont atteint les valeurs maximales de cm, cm et 1 cm respectivement pour les bacs C9, R13 et R1 (Sonatrach, ), Figure. En 1991, une investigation géotechnique a été effectuée, et ensuite en 199, un confortement en reprise en sous œuvre a été effectué par un système fondations semi profondes composées de micros pieux injectés. Cette investigation révèle que le site est constitué d une stratification de couches alluvionnaires à dominance argilo-sableuse imprégnées de vases au niveau du terminal marin nord à sableuse et graveleuse avec intercalation de couches de sables limoneux et vaseux au niveau du terminal sud qui est proche du milieu marin. L ensemble de ces couches sédimentaires surmonte un substratum de marnes grises compactes dont le toit est détecté entre 5 et 3 m de profondeur (Figure 5). Les résultats des essais œdométriques effectués sur des échantillons prélevés à la périphérie des bacs C9, R13 et R1 indiquent une faible consolidation du sol et une compressibilité élevée jusqu au toit de la couche Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 3

4 marneuse. Cette investigation montre également une hétérogénéité latérale des couches alluvionnaires sous les assiettes des bacs C9, R13 et R1 et semble être à l origine de l apparition des tassements différentiels sur toute leur circonférence avec une amplitude importante ( cm) et une perte de verticalité au niveau du bac C9 à partir de 199. Les tassements de consolidation de sol sous les bacs en question sont accentués principalement par l étendue des charges apportées par leur fondation, ayant une influence importante en profondeur (diamètre de chargement supérieur à 5 m) et l existence de couches drainantes de graviers et de sables intercalées entre les couches cohérentes et compressibles favorisant ainsi la consolidation des couches et le développement des tassements. La figure montre la répartition des tassements différentiels le long de la robe du bac C9 avant le confortement et après la reprise en sous œuvre par micros- pieux. On note une stabilisation et une uniformité de ce tassement. Par ailleurs, d autres bacs en l occurrence A et C, ont été touchés par des affaissements différentiels excessifs vers la fin des années 199. La reprise en sous œuvre des fondations avait nécessité une étude de sol complémentaire réalisée en 199 à la périphérie des ouvrages en question. Les bacs C et A ont fait l objet de remise à niveau en par la technique de micros pieux injectés de mêmes caractéristiques que ceux des bacs confortés en 199. Les relevés des tassements effectués périodiquement par le maître d ouvrage au niveau des autres bacs de stockage, confirment l évolution des tassements vers des valeurs parfois inadmissibles, par conséquent il y a la nécessité de confortement des fondations de la totalité des bacs pour se conformer aux normes techniques régissant l exploitation de ce type d ouvrages. Figure 3. Affaissement et ovalisation du bac C9. Tassements en (mm) n des repères 1 3 avant traitement micos- pieux Figure : Affaissement du bac C9 avant et après traitement. Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11

5 Figure 5. Profil géotechnique du sol au niveau du bac de stockage C9 (terminal marin nord). 3.. Site de la batterie de silos de stockage de céréales en béton armé La batterie de stockage est composée de silos en béton armé encastrés sur six radiers rigides carrés de 3 m de côté et de 1.3 m d épaisseur fractionnés par des joints de rupture de 5 cm (Fig. ). La capacité de stockage maximale de chaque silo est de 5 tonnes. Le diamètre intérieur et la hauteur des silos sont respectivement de m et m. L épaisseur de la paroi est de cm. La distance entre deux silos est de 1. m. Les contraintes à l ELS transmises sous les radiers sont.17 bars. Les sondages carottés révèlent une alternance de sables fins vaseux et de limons jusqu à une profondeur moyenne de 35 m, et parfois des intercalations d alluvions grossières d épaisseurs variables, reposant sur un substratum marneux retrouvé à partir de 35 à m de profondeur. La couche marneuse est plastique caractérisée par un indice de compressibilité C c variant entre 13.7 et.7%. Les résultats des essais au pénétromètre statique montrent une décroissance de la résistance en pointe jusqu à des valeurs inférieures à 1 bars entre 5 et m de profondeur et une allure en dents de scie assez prononcée. Ces observations mettent en évidence l intercalation de couches de faible résistance d argiles molles ou de vases. Les écarts types importants entre les valeurs des résistances en pointe montrent la différence de compacité et l hétérogénéité du sol. Les caractéristiques pressiométriques varient respectivement entre.3 et 7.3 pour la pression limite et entre et bars pour le module pressiométrique sur les 1 premiers mètres. Au delà de 5 m de profondeur, on constate une évolution de la pression limite P l de. à 11.3 bars. Les calculs de capacité portante du sol, pour une semelle superficielle du type radier général rigide ancré à 3 m sous le niveau du terrain naturel donnent des valeurs variant entre 1.3 et 1. bars à partir de l essai au pénétromètre statique et 1. bars à partir de l essai pressiométrique. Le calcul de tassement du radier sous l effet d une contrainte de service de.5 bars donne des valeurs inadmissibles, 11 cm en utilisant la formule de Buisman (Cassan, 197) et cm à partir de la méthode pressiométrique. L importance des charges transmises par l ouvrage par rapport à la résistance admissible du sol, le tassement total important du radier dépassant un mètre sur les couches d alluvions compressibles jusqu à m de profondeur et les éventuels tassements différentiels liés à l hétérogénéité latérale du sol, ont conduit à écarter toute solution de fondations superficielles sans la réalisation d un renforcement préalable de sol. Le recours aux fondations profondes nécessite la mobilisation de la résistance en pointe sur une couche de bonnes caractéristiques mécaniques (marne compacte) pour éviter les tassements. Cette solution est réalisable avec des pieux de plus de 5 m de longueur, ce qui nécessiterait des diamètres élevés pour pallier aux risques de flambement. Les pieux flottants ne sont pas admissibles dans ce type de sol à cause du risque élevé du poinçonnement de sol et de tassement différentiel entre les points d appui. La technique de renforcement, répondant aux conditions géotechniques du terrain et offrant des gains Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 5

6 substantiels en termes de délais de réalisation est le procédé des colonnes ballastées (Dhouib et Blondeau, 5). Figure. Vue en plan de l ouvrage Caractéristiques du traitement par colonnes ballastées, tassements et contrôle Le traitement de l assise de l ouvrage s étend sur une superficie de 777 m². Le terrain est renforcé sur une profondeur moyenne de 1 m par des colonnes ballastées de cm de diamètre réparties suivant un maillage carré et régulier de 1. m entre axes des colonnes. Le nombre total de colonnes ballastées réalisées sous les six radiers est de 51 colonnes représentant un volume théorique de ballast roulé mis en œuvre de l ordre de m 3. Le module de déformation et l angle de frottement des colonnes sont respectivement de bars et 3. Le calcul de tassement par la méthode de Priebe (1995) est effectué en utilisant les modules de déformation du sol déterminés à partir des résultats des essais en place et en considérant une couche de sol de 5 m d épaisseur et un traitement sur les premiers 1 m. Pour une contrainte maximale atteinte par le chargement des silos qui est de l ordre de.17 bars, le tassement total calculé est de.3 cm dont 1.1 cm sur la couche renforcée. La méthode d homogénéisation simplifiée, donne une valeur de.5 cm sur la couche renforcée. Cinquante essais de contrôle au pénétromètre statique ont été réalisés sur les colonnes ballastées. Les résultats des résistances de pointe obtenus montrent des incohérences importantes. 5 % des essais ont donné des résistances en pointe en deçà des exigences du DTU 13. et des recommandations du Coprec () entre et m de profondeur. 35 % des essais sont concluants, des refus ont été enregistrés généralement entre 1 à 3 m de profondeur. 17 % des essais ont donné des refus absolus entre. et 3 m de profondeur avec des résistances dépassant les bars. La cause probable des refus à faibles profondeurs s explique par le blocage du train de tiges sur des gros galets de ballast. La chute de résistance sur la majorité des essais peut être attribuée à la déviation des tiges en dehors des colonnes à cause d un défaut de centrage de la pointe du pénétromètre statique. Le gros œuvre et les équipements de la batterie des silos de stockage à céréales ont été achevés en juin 3. Au mois de juillet 3, un essai de chargement à froid d une charge de tonnes (taux de chargement de 1 %) a été effectué par un transilage sur toutes les cellules pour tester le fonctionnement de l installation. Le caractère stratégique de l ouvrage du point de vue économique et la grande sensibilité des silos aux tassements différentiels des fondations a conduit l entreprise à mettre en œuvre la méthode observationnelle pour contrôler le comportement du sol en fonction du chargement des silos en instaurant un suivi de l amplitude du tassement des radiers fondés sur un sol compressible traité par des colonnes ballastées. Malgré les prévisions de tassements effectuées au stade de la conception et de la justification du projet, et compte tenu des aléas possibles (hétérogénéités non décelées du sol, mauvaise exécution des colonnes ballastées, ), la mesure de tassement in situ permet de réduire les incertitudes et elle constitue un moyen efficace de surveillance et d alerte durant le processus d exploitation de l ouvrage. Ces Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11

7 mesures permettent également d orienter la décision sur l arrêt d exploitation quand les seuils critiques sont atteints, au-delà desquels des confortements sont envisageables. Le tassement partiel mesuré après six mois de suivi permanent depuis le /5/ est uniforme sur les deux silos C17 et C1 avec une valeur maximale de 1.3 cm (Fig. 7(b)). La contrainte de service maximale atteinte est de,17 bars, mais elle est d une courte durée à cause du déchargement rapide des silos (Fig. 7(a)). L exploitation des courbes de contraintes- tassements montre que le déchargement est suivie d un léger soulèvement progressif du radier pour atteindre une valeur de,5 cm à une contrainte de bars, cela peut s expliquer par le fait que les colonnes ballastées n ont encore pas atteint la phase des grandes déformations, à ce stade de sollicitation. On note également l augmentation subite des tassements sous l effet d un palier de contraintes de l ordre de 1.5 à 1.77 bars, maintenu durant un mois. Ainsi, environ 3 % des tassements mesurés se sont développés durant ce palier. Cela est dû probablement au rabaissement du niveau de la nappe phréatique accompagné d une légère augmentation du tassement. Tenant compte des anciennes mesures de tassements, avant le /5/, il en résulte des tassements totaux de. et 19.7 cm mesurés respectivement au niveau des silos C1 et C17. Le tassement différentiel mesuré initialement de 3.5 cm n est pas neutralisé, et les indices de faux aplomb au sommet des silos sont toujours perceptibles. On remarque aussi que le tassement calculé par la méthode de Priebe jusqu à 5 m de profondeur pour une contrainte de.17 bars est le double du tassement mesuré in situ cela est du à la nature variable des charges d exploitation qui sont les plus prépondérantes dans le cas des silos de stockage. Par ailleurs, le tassement calculé par les méthodes de Priebe et d homogénéisation simplifiée sur l épaisseur de la couche traitée, qui est respectivement de 1.1 et.5 cm, est proche du tassement mesuré in situ pour le seuil de contrainte de.17 bars. Il y a lieu de souligner que le caractère potentiellement drainant des colonnes ballastées permet un développement rapide des tassements de consolidation sur la couche traitée à l encontre des tassements déviatoriques qui se manifesteront lentement au niveaux des couches situées sous l assise des colonnes ballastées. Contrainte de service (kpa) Contrainte de service Silos C17, C1, C1 & C Tassement (cm) Tassement Point B (silo C17) Point A (Silo C1) Mesures inexistantes Temps (jours) Temps (jours) (a) (b) Figure 7. Evolution de la contrainte de service et du tassement des silos C17, C1, C1et C depuis 1 juin 3(t=) au 3/1/ (t=33 jours). Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 7

8 Tassement (cm) C C C C C C C3 C19 C15 C11 C7 C3 C C1 C1 Distance C1 C C C1 C17 C13 (m) C9 C5 C Ligne C-C 1 Ligne C3-C3 3 Ligne C-C Ligne C1-C Figure. Allure des tassements des radiers des silos jusqu au 3/1/ Site de la batterie de 1 silos métalliques de stockage de céréales Description de l ouvrage et du site L ouvrage est composé d une batterie de dix silos métalliques destinés au stockage de céréales d une capacité totale de 7 tonnes. Les silos sont fondés sur un radier général en béton armé de forme rectangulaire de 75 cm d épaisseur et de x51m de superficie surmontant deux galeries souterraines communiquant avec les trémies de vidange aux extrémités (Fig. 9). L examen des coupes lithologiques des sondages montre une succession de couches sédimentaires de limons et de sables vaseux jusqu à 3 m de profondeur, puis on rencontre une couche de marne plastique parfois vaseuse. Le niveau de la nappe phréatique est détecté à partir de m de profondeur. La couche superficielle du site sur les douze premiers mètres est caractérisée par un indice des vides variable de 1. à 1.3 et un indice de compressibilité C c variant entre 37% et 5%. Ces résultats traduisent la nature très meuble du sol et sa forte compressibilité. Les essais au pénétromètre dynamique ont mis en évidence une certaine homogénéité horizontale de la formation alluvionnaire. La valeur minimale de la résistance en pointe enregistrée est de. à 1. MPa sur les douze premiers mètres. A partir de cette profondeur les résistances de pointe dynamique sont en générale supérieures à 1 MPa (entre 1 et 15 MPa) Traitement du sol Pour un ancrage du radier de 1.5 m, la contrainte admissible la plus défavorable, estimée à partir des différents essais, est de 11 kpa. Pour un radier de grandes dimensions, la méthode oedométrique a été utilisée pour l estimation du tassement. Pour une contrainte de service de kpa, le tassement de consolidation des couches alluvionnaires sur m de profondeur est estimé à cm. Ces résultats ne sont pas admissibles. Par conséquent, il y a nécessité de passer au système de fondations profondes ou bien de procéder au renforcement de sol. L expérience déjà acquise au niveau des projets agroalimentaires antérieures réalisés au niveau de la zone portuaire de Bejaia fait que le maître de l ouvrage en commun accord avec le maître de l œuvre ont opté, en, pour le renforcement de sol par des colonnes ballastées. Ce choix est également justifié par le coût de réalisation en comparaison aux fondations profondes par pieux, la disponibilité localement du matériau de substitution (ballast) et la rapidité d exécution du procédé. La profondeur de traitement a été retenue sur la base de ces essais de contrôle sans aucune justification théorique. Le radier général de grandes dimensions est réalisé sur un sol renforcé sur douze mètres de profondeur par des colonnes ballastées. Cette profondeur a été arrêtée sur la base des essais au pénétromètre dynamique qui ont donnés des résistances dynamiques en pointe, R p supérieures à 1 bars à partir de m de profondeur. Les colonnes ballastées réalisées par voie humide ont un diamètre moyen de 1 m et une Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11

9 longueur de m à partir de la plate forme de travail après le décaissement de la couche superficielle sur une épaisseur de.5 m. Le maillage réalisé réellement sur le terrain est régulier et de forme rectangulaire, la maille de référence est de 5. m (.39mx.3m). Le nombre total de colonnes réalisées sur une superficie de 571 m est de 11 colonnes et la quantité approximative de ballast roulé mise en place est estimé à 1 m 3. Un essai de chargement sur une colonne ballastée a été effectué conformément aux normes en vigueur par l entreprise chargée de la réalisation de l ouvrage sous le contrôle d un organisme habilité et du maître de l œuvre. Les résultats obtenus donnent un tassement de l ordre de.73 mm pour un chargement de 7 kpa. Les essais au pénétromètre dynamique lourd ont été réalisés sur vingt colonnes ballastées dans le but de vérifier leurs caractéristiques mécaniques suivant les prescriptions du DTU 13-. L analyse des résultats obtenus révèle que seulement 5% des essais ont donné des résistances de pointe supérieures à 15 MPa à partir de 1. m de profondeur. 75 % des essais ont donné des résistances dynamiques de pointe dynamiques comprises entre 3 et 9 MPa à partir de à m de profondeur. Les travaux ont débuté en et achevé début 5. Un système de suivi de tassement a été placé sur les silos Suivi des tassements L inexistence d une note de calcul, nous a poussé à effectuer les calculs de capacité portante et de tassements en prenant en compte les données réelles du projet. Le calcul de tassement est effectué par la méthode de Priebe (1995). Pour le renforcement réalisé, le tassement total obtenu pour une contrainte de service de 13 kpa est de 5.3 cm dont 1. cm sur la profondeur de traitement. L utilisation de la méthode d homogénéisation simplifiée donne des tassements similaires à ceux obtenus par la méthode de Priebe. Les tassements calculés ne sont pas admissibles pour un traitement du sol sur m de profondeur. Sur la base de ces résultats pessimistes, un suivi des tassements a été recommandé avant tout chargement. Ce suivi a débuté juste après l achèvement des travaux de la construction. Le suivi des tassements du radier est effectué par des visées tachéométriques sur cibles réfléchissantes fixes (A1, B1, C1, D1, etc.), réparties sur l ensemble des silos (Fig. 9). Quatre stations (ST1 à ST) ont été implantées sur le site loin du champ d influence des chargements des silos et des vibrations d engins pour permettre le relevé altimétrique et planimétrique des différents repères suivant l état des contraintes appliquées. Ces relevés ont été effectués sur 55 jours entre le 1/9/5 et le 1/3/7. Pour éviter d éventuels mouvements relatifs des stations, celles-ci ont été fixées sur des caissons en béton armé munis d isolants en polystyrène. Deux stations libres, Z et Z 5 ont été également implantées respectivement à l extérieur et au centre du radier. Pour permettre la mesure de tassement sur l ensemble des points du radier et faciliter les visées directes à partir des stations, les réflecteurs ont été fixés sur les deux bords extérieurs et dans la partie centrale des silos à une même côte altimétrique initiale (Z ref =,13 m). Les auscultations sont effectuées en général suivant les chargements et les vidanges des silos Résultats et discussion La figure 11 donne la courbe de contrainte de service (charge d exploitation) et l évolution des tassements avec le temps mesurées au niveau des points A1, E1, G1 et G en fonction du temps pendant les 55 jours de l auscultation de l ouvrage. Les figures 1 et montrent respectivement une vue des tassements de l ensemble du radier à la fin de l auscultation et l évolution de la cuvette de tassement du radier dans le sens longitudinal (A E) en fonction du temps. L analyse des différents résultats obtenus a permis de faire les observations suivantes : - Après cinq mois de mise en chargement des silos sous l effet des contraintes variables, les tassements du radier ont évolué d une manière substantielle pour atteindre des valeurs de l ordre de 15 à cm sur la ligne centrale et de 7 à 13 cm aux bords du radier. Il en résulte ainsi un tassement différentiel maximal de 1. cm lequel est enregistré au niveau du silo C3 (entre H1 et H). Les tassements différentiels apparus sont considérés préjudiciables pour la stabilité de l ouvrage du fait que les premiers signes de faux aplomb et de déformations à la base des viroles et des pieds commencèrent à apparaître au niveau de la zone centrale (silos C13, C1, C3 et C). Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 9

10 - L évolution de la contrainte de service à une valeur de 13 kpa maintenue constante durant un mois a généré la progression des tassement jusqu à atteindre cm sur la zone centrale et 17 cm aux bords et avec un tassement différentiel plus ou moins uniforme de 11 à 13. cm entre le centre et la périphérie. Le tassement différentiel a été accentué par le non respect des recommandations de chargement et de déchargement des silos. - L examen des profils de déformation du radier dans les sens transversal et longitudinal montre clairement le fléchissement du radier dans le sens de sa largeur et aux extrémités longitudinales. Les indices de tassements excessifs se révèlent sur le site par le changement de pente de la chape du radier, par son incurvation vers la partie centrale, affaissement important de la voirie accompagné d une augmentation significative du divers et faux aplomb des silos accentués notamment au niveau de C13, C1, C3 et C. - La différence de comportement entre les deux milieux vierge et celui traité par des colonnes ballastées, situés de part et d autre de la frontière (bords du radier), a favorisé le développement des tassements différentiels. Le renforcement de sol a été arrêté à la limite du radier général. Le suivi de tassement du sol non traité au point Z situé à m du radier a donné un tassement d environ 7 cm. Toutefois celui-ci demeure tributaire de l influence des charges mobiles transitant par la voirie de desserte. - La valeur maximale du tassement expérimental, obtenu au centre du radier, est de cm, sous l effet des contraintes variables de. à 13 kpa. Le tassement a tendance à se stabiliser du fait qu il est stationnaire durant un mois d observation. Cependant, s agissant de colonnes flottantes, il y a lieu d appréhender le tassement de consolidation lente de la couche compressible qui se trouve entre la base des colonnes ballastées et le substratum marneux (1 à 3 m d épaisseur). Le tassement obtenu par la méthode de Priebe (5,3 cm) dont 1, cm au niveau de la couche traitée pour une contrainte de 13 kpa, ce résultat semble raisonnable du fait que l influence du radier en profondeur est prépondérante et le tassement de la couche non traitée apparaîtra à moyen et à long terme. m Z O m Z O (.) 51 m A 1 B 1 D 1 E 1 C11 C13 C1 C15 A J B I C 1 C H Z 1 D G C1 C C3 C C5 J 1 I 1 H 1 G 1 F 1 E F m Figure 9. Vue en plan de l ouvrage. Figure 1. Tassements en (cm) au 1/3/7. Contrainte de service (kpa) 1 1 Silo C Tassement (cm) 3 Silos C & C Point G1 Point G Point B1 Point B Temps (jours) Temps (jours) Figure 11. Diagramme des contraintes de service en fonction du temps depuis le 1/9/5. Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 1

11 Tassement (cm) Distance (m) A B C D E /3/ /3/ 11// 1// 7// /9/ 3 /3/ 7// /1/7 7/5/ 31/7/ 1/3/7 Figure. Evolution de la cuvette des tassements en fonction du temps (profil A-E). 3.. Comportement des pieux de la sphère de stockage butane du centre emplisseur Le centre emplisseur GPL de Bejaia, construit en 19, s étale sur une superficie de.7 ha et situé à 5 m au nord du terminal pétrolier et à proximité de l oued Seghir. Le site renferme cinq sphères de stockage de gaz de capacité variable de 15 m 3 à 3 m 3, reposant sur des pieds métalliques (Fig. 13), des cigares cylindriques de capacité allant jusqu à 1 m 3 et un pylône métallique. Le rapport de sol relatif au site indique que les couches de sol rencontrées sur les 35 premiers mètres sont caractérisées par une faible résistance et une compressibilité élevée (Naftal, ). Elles sont composées d alluvions argilo-sableuses avec intercalation de lentilles vaseuses dans certains niveaux. Les essais oedométriques réalisés sur les argiles sableuses ont mis en évidence le caractère sous consolidé à normalement consolidé de ces formations sédimentaires et leur forte compressibilité avec des indices de compressibilité variables de 5 % à 7%. Les résistances statiques en pointe mesurées sont généralement faibles de 15 à bars jusqu à m de profondeur, le maximum est atteint dans les couches de sables de faible épaisseur intercalées entre les argiles. A partir de m de profondeur, une évolution progressive de cette résistance est constatée jusqu au niveau du toit du substratum marneux détecté à partir de 35 m de profondeur dont la valeur chute jusqu à 3 bars à cause de son altération. Le niveau de la marne compacte correspondant au refus absolu de la pointe du pénétromètre statique est localisé à m de profondeur en moyenne. La sphère butane SB5 de 3 m 3 dont les travaux ont été réceptionnés en janvier 5, est fondée sur dix pieux forés en béton armé de diamètre 1. m, fichés dans le substratum marneux à 3 m de profondeur (Fig. 13). Le tableau 1 présente les caractéristiques techniques de la sphère de 3 m 3. La sensibilité de la sphère par rapport aux déformations du sol a nécessité la mesure des tassements des dix pieux pendant les tests de chargement à l eau en juillet. Le chargement est réparti sur six paliers de 5 m 3 chacun durant douze jours d épreuve. Le tassement maximal enregistré est de quatre mm et un minimum de deux mm sur l ensemble des pieux auscultés (Figure 1). Après deux années de mise en exploitation de la sphère depuis janvier 5, les relevés effectués n ont détecté aucune évolution du tassement au niveau des pieux. En outre, la fondation superficielle (radier) du pylône métallique de m de haut et de.5 tonnes de poids propre, ancrée à.m de profondeur et transmettant une contrainte de service à l ELS de l ordre.55 bars, n a subi aucun tassement après trois ans de sa réception en décembre 3 (Naftal, ). Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 11

12 D (m) Hauteur (m) Sphère Tableau 1. Caractéristiques techniques de la sphère de 3 m 3. Epaisseur des parois (mm) Poids propre (t) D (cm) Pieds métalliques Epaisseur des parois (mm) poids des pieds et accessoires (t) Poids total (t) de 3 à a) Vue générale b) Position des pieux Figure 13. Sphère de stockage de gaz de 3 m 3. Charge transmise à la pointe du pieu (t) Tassement (mm) 1 3 Pieu n 3 5 Pieu n Figure 1: Evolution du tassement des pieux n 3 et en fonction de la charge.. CONCLUSIONS L analyse du comportement des fondations de certains ouvrages stratégiques implantés sur les sols compressibles de la plaine de Bejaia sur la base de l interprétation des mesures de tassement permet de tirer les conclusions suivantes : - La construction d ouvrages industriels lourds dans la zone portuaire nécessite des fondations profondes ou un traitement préalable des sols pour réduire les tassements. Les fondations profondes et la consolidation par micros pieux sont les mieux adaptées au site. - Les sites des ouvrages renforcés par colonnes ballastées ont subi des tassements excessifs et des désordres. Ces désordres sont dus à une mauvaise reconnaissance géotechnique qui a sous-estimé la profondeur de traitement du site, au non respect des recommandations de l exploitation des ouvrages qui se sont traduits par des tassements différentiels inadmissibles. Concernant le contrôle d exécution des colonnes, un essai de chargement de colonne isolée ne peut valider un projet de colonnes ballastées car il n intègre pas le facteur d échelle par rapport aux fondations de grandes dimensions. Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11

13 - Le radier souple de la batterie de dix silos métalliques a subi des tassements différentiels préjudiciables de l ordre de 1 cm. Les fissures observées sur le radier ont commencé à apparaître à partir d un tassement différentiel de 7 cm, soit 1/ du diamètre du silo. Le suivi de l évolution du tassement indique que 5 % du tassement total observé sur les 55 jours est atteint sur les six premiers mois de l exploitation de l ouvrage. 5. REFERENCES Cassan, M., 197. Les essais in situ en MDS, Application et méthodes de calcul. Tome. Edition Eyrolles, COPREC,. Recommandations sur la conception, le calcul, l exécution et le contrôle des colonnes ballastées sous bâtiments et ouvrages sensibles aux tassements. Dhouib, A. et Blondeau, F., 5. Colonnes ballastées. Edition Presses des Ponts et Chaussées. Paris. Documents Techniques Unifiés (DTU n 13.), 197. Fondations profondes : colonnes ballastées. Paris. Khiatine, M., 11. Renforcement des sols par colonnes ballastées, cas de la fondation du silo de tonnes. Mémoire de magister de l Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, Bab Ezzouar. Naftal,. Rapport d étude de sol du centre emplisseur GPL de NAFTAL Béjaia et documents graphiques de génie civil de la sphère 3 m 3 et pylônes et relevés de tassements des ouvrages. Priebe, H.J., The design of vibro replacement. Ground Engineering, Keller Grundbau GmbH: Roth, J.P., 195. Les séismes de Kherrata et la sismicité de l Algérie. Bulletin de service de la carte géologique de l Algérie n 3. Bahar R, Sadaoui O et Vincens E., 1. Settlements of silos founded on compressible soils reinforced by stone columns. Proceedings of the International Geotechnical Conference - Geotechnical Challenges in Megacities, Moscou (Russie), 7-1 juin 1. Volume 3, pp Sadaoui, O.,. Analyse numérique et expérimentale du comportement des sols compressibles renforcés par des colonnes ballastées. Mémoire de magister de l université A. Mira, Bejaia Sonatrach, Documents techniques sur les bacs de stockage et étude de sol pour la reprise en sous œuvre des bacs R13, R1 et C9, Document interne de Sonatrach TRC Béjaia. Sonatrach,. Rapport sur les relevés des affaissements des bacs de stockage confortés. Document interne de Sonatrach TRC Béjaia. Rabat Maroc / 3-5 Novembre 11 13