BARRAGE DE SAINT FERREOL

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1 BARRAGE DE SAINT M. HOONAKKER BETCGB D. MAZZIERI Page 1

2 Présentation Générale Page 2

3 Caractéristiques de l ouvrage : Superficie Profondeur maximale Altitude Contenance Circonférence du bassin Epaisseur à la base de la digue 67 hectares 32 mètres 350 mètres 5,76 millions de m3 4 kms 149 mètres FRANCE Présentation Générale Hauteur des murs Amont : 19,50m; Central : 35,00m; Aval : 29,25m Longueur du grand mur en crête Débit des robinets Débit de la gerbe 786 m 600l/s soit m3/jour 46 l/s soit 4000 m3/jour Page 3

4 Maîtrise d ouvrage : Voies Navigables de France Maîtrise d œuvre : ISL FRANCE Présentation Générale Page 4

5 Le fonctionnement hydraulique RN = NGF évacuateur (1850) vanne sup Labadorque PROFIL goulet LAUDOT vanne inf Labadorque (1853) robinets (jusqu'en 1994) vidange robinets (origine) galerie du Tambour galerie d'enfer galerie des Robinets galerie de Vidange vannes de vidange Page 5

6 Le barrage évacuateur prises d'eau Labadorque mur amont galeries de fond Grand Mur AMONT L = 786 m mur aval Page 6

7 Une histoire mouvementée! soutènement, remblaiement plantations talus aval nombreux affaissements en crête, glissements talus aval, dessication au début : fuites majeures dans les galeries réparations 1691, 1710 Page 7

8 Une histoire mouvementée problèmes après vidanges (1831, 1851, 1866, 1869, 1879, 1904) mars 2002 : fontis en crête φ = h 1 m 5 avril 1904 : presque la ruine! entonnoir φ 1.80 m - h = 60 cm RN - 2 m autocolmatage fuites 6 l/s qqs m 3 sables, graviers φ 5-6 cm étanchement parement amont, injections Mur surtout 2Page ème moitié 8 XIX ème siècle

9 Diagnostic récent : géotechnique Grand Mur maçonnerie de gneiss hétérogène mortier : % de V total zones de mortier dissous γ h = kn/m 3 K = 1 à m/s remblai aval forte hétérogénéité sables argileux, argiles sableuses fort % éléments fins, granulo étalée zones décomprimées, pas de cavités cisaillement : ϕ' = c' = 27 kpa (1 essai) - c' = 5 kpa retenu k : 10-6 à 10-5 (RD) à 10-6 RG Page 9

10 Diagnostic récent : géotechnique RD granit altéré en surface σ = MPa K = 10-7 à , + fort en surface terrain meuble sablo-argileux hétérogène K = 10-8 à , + faible / mur, remblai cisaillement : ϕ' = c' = 0 Page 10

11 Diagnostic récent : piézométrie P4bis P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 Profil 2 (RD) effet de drainage par les galeries i = 1,3 au travers de la maçonnerie Page 11 des galeries aval : i = 8

12 Diagnostic récent : 3 risques historique! érosion interne nature du remblai piézométrie élevée calculs EF écoulements! instabilité talus aval! instabilité grand mur en vidange rapide Page 12

13 Le projet : choix de la solution ETANCHEITE AMONT paroi moulée validation CTPB étanchéité accessibilité en crête prolongation en fond RG aspect esthétique - Page 13 pb contact fondation et galeries stabilité en vidange modif écoulements ds remblai

14 Présentation Générale Principe de confortement : Etancher le remblai par un écran imperméable, implanté dans l axe du barrage Objectif : Couper les percolations à travers la digue assurant ainsi un abaissement important de la ligne de saturation dans la partie avale du barrage. =>Risque d érosion maîtrisé et stabilité de la recharge avale largement améliorée Nota :Solution efficace si on a un bon contact de l écran avec les structures hydrauliques traversant la digue. Page 14

15 Description des travaux Description générale des travaux : Travaux réalisés entre mai 2005 et décembre 2005 Ecran d étanchéité constitué de : - Paroi au coulis au sein de la digue jusqu au contact avec le substratum rocheux ou ancré dans les matériaux argileux détectés suivant les zones - Injection de remblais en pied et à l avant de la paroi coulis - Voile d injection dans le rocher sur un certain linéaire. Le traitement des contacts entre les différentes galeries et la paroi coulis a été réalisé au moyen de : - Injection depuis la crête du barrage ou à partir des galeries elles mêmes. Page 15

16 Description des travaux Coupe longitudinale du barrage : Page 16

17 Description des travaux Page 17

18 Description des travaux Paroi au coulis : Largeur théorique : 0,60m sur 694ml et 0,80m sur 63m Base de la paroi : - Toit du rocher sur les 210 premiers mètres (point 0 en rive gauche) - Ancrage de 2ml dans les argiles compactes sur le reste Profondeur comprise entre 2m et 35m Page 18

19 Description des travaux Page 19

20 Contrôles et suivi : - Echantillons de coulis avec tests d écrasements - Contrôles de densité, viscosité et ressuée - contrôle de verticalité et de vrillage pour chaque pieu et merlon grâce au SAKSO. - Prise d échantillons de rocher sur chaque pieu Surconsommation de ciment : 15 % FRANCE Description des travaux Page 20

21 Description des travaux Principaux points : - Repérage à la benne (reconnaissance) à proximité des galeries. - Profil du substratum rocheux : Marches d escalier avec repérage des fenêtres possibles et réelles puisqu il a fallu s adapter au profil Procédure de contact Implantation en surface de l axe de la galerie Panneautage de façon à réaliser le 1 er pieu dans l axe de la galerie puis grattage le long de la galerie Page 21

22 Description des travaux Travaux d injection : La paroi a été complétée par des injections au niveau du contact entre la paroi et le rocher pour assurer une meilleure pérennité de l ouvrage. Des forages complémentaires ont été effectués dans les galeries sous-jacentes pour assurer un bon contact entre les galeries et la paroi plastique. Les travaux d injection consistent en la création d un voile en trois étapes : - Traitement des remblais sur 4 mètres dans la zone de contact de la paroi avec le rocher ( traitement réalisé depuis la crête du barrage ) - Traitement du rocher sur 7 mètres d épaisseur ( traitement réalisé depuis la crête du barrage ) - Traitement au droit des galeries pour le traitement du rocher et du contact du pied de paroi avec ces galeries. ( traitement réalisé depuis les galeries). Page 22

23 Description des travaux Page 23

24 Description des travaux Page 24

25 Travaux d injection : En 2 phases : 1) Traitement remblais 2) Traitement rocher FRANCE Description des travaux Remblais : Obturateur double sur une hauteur de 4,00m maxi à partir des tubes à manchettes. Première manchette (contact rocher - remblais) injecté à l obturateur simple. Critères d injection sont les suivants : Volume max sur manchettes basses : Volume max sur manchettes hautes : 1m3 / manchette de 0,50 m 1,5m3 / manchette de 0,50 m Débit instantané : 400l/h adapté aux pompes PH2X5 que possède l entreprise. Pression max : 0,3Mpa proche de la galerie et 0,5 MPa = 5 bars ailleurs Composition du coulis d injection C/E de 0,28 - Rc de 5 bars à 3 jours Page 25

26 Description des travaux Travaux d injection : Rocher : Phasage forage/ essais /injection est le suivant : Perforation des primaires sur la hauteur complète Réalisation des injections en remontant en 2 passes de 3,50 m chacune. Perforation des secondaires sur la hauteur complète Réalisation des injections en remontant en 2 passes de 3,50 m chacune. Les injections seront réalisées à l obturateur simple par passe de 3,50m. Composition du coulis C/E = 1 Page 26

27 Description des travaux Travaux d injection : Rocher : Les injections ont été réalisées suivant la méthode GIN qui est caractérisée par une courbe enveloppe. Intensité limite : PV = 150 MPa l/m = 1500 bars l/m Pression maximale : Pmax = 10 bars Volume maximal : Vmax = 350 l/m Critères CCTP GIN = PV = 50 Mpa. l/m fondation Page 27 Chantier - 3 semaines - adaptation du GIN

28 Plot d essai Travaux d injection : Ces injections se situent à environ 0,75m devant la paroi au contact de la paroi et de la fondation rocheuse. Les forages primaires et secondaires sont espacés de 3,00m. Plot d essai : Réalisé au début du chantier afin de déterminer les paramètres d injection à utilise : Logueur du plot d essai = 21 mètres Plot réalisé en 2 phases : - forage dans les remblais, jusqu au rocher et injection des remblais par tubes à manchettes 3 pouces - prolongement de ces forages dans le rocher et injection à trou ouvert du rocher selon la méthode GIN Page 28

29 Plot d essai : FRANCE Plot d essai Résultats : - Remblais : Analyse des absorptions a montré que l essentiel des volumes injectés se situait dans la zone proche du massif rocheux Proposition d augmenter le critère d arrêt volume sur les 3 manchettes les plus profondes à 1500lt/m au lieu de 1000lt/m - Rocher : Analyses des absorptions montre un déficit de quatités injectées et met à jour des pressions faibles arrêt prématuré des injections Proposition de revoir les critères GIN avec : GIN = 1500 à 2000 au lieu de 500 (tel qu initialement spécifié) Pmax = 10 bars V max = 400 lt / ml Page 29

30 Plot d essai : FRANCE Plot d essai Résultats : Dans tous les cas, analyse permanente des injections à réaliser pour modifier éventuellement ces nouveaux critères et positionner le nombre de tertiaires nécessaires. Page 30

31 Analyse en cours de chantier et adaptation des paramètres : FRANCE Injections Principaux enseignements : Remblais : - pressions d injections faibles - environ 19% du volume théorique traité - grand nombre d arrêt volume dans les zones de contact où le pendage est important : - coulis passe par toutes les zones de circulation se propageant ainsi dans des volumes importants de remblai - circulations inévitables de coulis vers l aval du barrage au travers des fenêtres subsistant au contact paroi/rocher => Implantation générale des injections par ISL sur la base du récolement paroi - Résurgences au travers des maçonneries des galeries - résurgences de coulis en surface par remontée du coulis le long de la paroi réalisée => Proposition de diminuer le critère d arrêt pression pour les forages secondaires qui passerait de 5 bars à 3 bars afin d éviter les résurgences en surface Page 31

32 Injections de Contacts Contacts Galeries - écran : - A partir des dimensions ( épaisseur du mur plus importante) et de la position réelle des galeries => adaptations des plans d auréoles pour également tenir compte des forages verticaux à proximité des galeries. Page 32

33 Résultats Page 33

34 Résultats Page 34

35 Résultats Essais d eau : Deux types d essais d eau ont été réalisés sur ce site à savoir : - Essais Lefranc pour les remblais avec un résultat moyen de perméabilité de : K = 1,8 x 10-9 m/s - Essais Lugeons dans le rocher avec un résultat moyen de 1,4 UL, Nota : des essais Lugeons avaient été réalisés dans le plot d essai et avaient conclu à une perméabilité moyenne du rocher d environ 13 UL. Nous pouvons donc constater que l on divisé par 10 la perméabilité moyenne du rocher après le traitement réalisé et que l on est inférieur aux 3 UL souhaités. Page 35