Journées Techniques Ouvrages d Art 2014 Pont Pakowski Diagnostic, auscultation, réparation Richard Vaissiere / Bernard Jacquier Cerema / DTerCE
Sommaire de la présentation Éléments de contexte Présentation de l ouvrage État initial de l ouvrage Investigations complémentaires Recalcul de l ouvrage Projet et travaux
Éléments de contexte Un projet de réparation initial est réalisé par un bureau d étude. Il prévoit entre autre un renforcement de la structure par collage de composites pour le passage de bus 19T. Le DCOE travaux sur le point d être lancé sur la base de cette étude. Le Cete de Lyon est sollicité par le CG63 pour une mission d assistance à maîtrise d œuvre pour la phase travaux. L analyse par le Cete du projet tel que définit montre certaines faiblesses et incohérences : le Cete n est pas en mesure d engager son expertise sur cette base. Convaincu, le CG lance une nouvelle consultation pour une étude complémentaire : le Cete remet une offre qui est retenue. Une nouvelle étude est produite par le Cete sur la base de nouvelles investigations : le renforcement n est plus nécessaire, et malgré tout la limitation de tonnage peut être levée. Lorsque les travaux sont attribués sur la base de la nouvelle étude, une mission de contrôle extérieur est confiée au Cete
Présentation de l ouvrage Le pont Pakowski a été construit entre 1913 et 1926. Il permet à la RD 123 de franchir l Allier sur la commune de Nonette (63) C est un ouvrage en béton armé de 129 m de long entre joints de chaussée comprenant 3 travées de 42 m de portée de type Bow-string. La largeur totale du tablier est de 7,70 m, il porte une chaussée de 4,50 m de large et deux trottoirs de 0,68 m de passage.
Présentation de l ouvrage
Présentation de l ouvrage : Construction
État initial de l ouvrage L ouvrage a été construit sur cintre. La présence, à vide, de fortes flèches en travées, semble montrer qu il y ait eu des tassement de ces cintres, peut être conjugués avec l oubli des contreflèches de réalisation. Pour avoir un profil en long de chaussée sensiblement horizontal un renformis de béton a été réalisé sur le tablier de l ouvrage. Sur les plans d origine, il était prévu que l ouvrage soit composé de trois travées indépendantes avec des appuis sur rouleaux métalliques. Il a été réalisé avec 3 travées continues avec, semble-t-il, un appui fixe sur la pile rive droite (P2). Des dispositifs d appui de type balancier béton avec articulations par sections rétrécies sont présents sur les autres appuis. Le fonctionnement de ces dispositifs est manifestement gêné par certaines dispositions constructives.
État initial de l ouvrage Blocage des déformations longitudinales Flèches importantes vers le bas sur chaque travée avec important renformis de compensation Désordres classiques de béton armé (fissuration, aciers apparents, éclats de béton), toutefois limités pour un ouvrage de cet âge Désordres sur l embase en béton de la pile rive gauche Revêtement en peinture des parements en mauvais état Étanchéité et assainissement du tablier à reprendre Absence de joints de chaussée et de trottoirs Charge de circulation limitée à 16 T
État initial de l ouvrage
État initial de l ouvrage Effet du blocage longitudinal Fissuration Sur P1 Fissures sur Culée RD Fractures sur Murets cache Fissure sous embase balancier
Les données de référence Dossier de construction de l ouvrage (essentiellement des plans) Rapports d inspections détaillées Rapport de visite des appuis immergés Étude initiale de réparation Rapports de sondages
Les investigations complémentaires réalisées Levé topographique Investigation sur complexe tablier / renformis / étanchéité / chaussée Sondages manuels Auscultation Radar Investigations sur les bétons Résistance à la compression Pénétration de chlorures Carbonatation Enrobages et degré d enrouillement des aciers Investigations sur le revêtement de peinture Essai de décapage Essai de mise en œuvre Recherche d amiante
Investigation sur complexe tablier / renformis / étanchéité / chaussée Sondages manuels :
Investigation sur complexe tablier / renformis / étanchéité / chaussée Auscultation RADAR : L'intervention RADAR sur le Pont Pakowski a pour objectif de fournir des estimations de l'épaisseur de la chaussée sur l'ouvrage ainsi que des estimations de l'épaisseur du renformis béton situé sous cette chaussée. L épaisseur du renformis en béton est nulle en culée C0, d une douzaine de cm sur les autres appuis et proche de 25cm en milieu de travées. L épaisseur chaussée et complexe d étanchéité est d environ 8cm.
Investigation sur les bétons Résistance en compression :
Investigation sur les bétons Enrobage des aciers :
Investigation sur les bétons Degré d enrouillement des aciers :
Investigation sur les bétons Recherche de Chlorures :
Investigation sur les bétons Détermination de la profondeur de carbonatation :
Investigation sur le revêtement de peinture Essais préalables sur peinture béton : Test sur revêtement initial avec 3 procédés de préparation de surface (abrasif par voie sèche, abrasif par voie humide, ultra haute pression 700-2000 bars).
Investigation sur le revêtement de peinture Application des deux systèmes de protection sur les zones d essais Système certifié ACQPA BV901V1 (Maestria), Système époxy en phase aqueuse (Maestria). Réalisation d essais d adhérence par traction
Investigations sur le revêtement de peinture Recherche d amiante :
Recalcul de l ouvrage Règlements de calcul Charges variables : Fascicule 61 titre II,Eurocode 1 et 1 file de 2 bus de 19T Calcul BA : BAEL et Eurocode 2 suivant règlement de charges Hypothèses matériaux suivant résultats des investigations Béton B35 Armatures aciers doux fe=240mpa, 100 % de la section indiquée dans les plans sauf dans tirant 85 % section Rotules par plastification dans les suspentes hautes Charges permanentes Recalcul en l état actuel Recalcul avec rabotage de 17cm puis rechargement 11cm
Modélisation tridimensionnelle du tablier
Modélisation tridimensionnelle du tablier
Résultats des calculs Avec les hypothèses prises en compte, l ouvrage dans sa configuration actuelle, sans renforcement des suspentes et sans rabotage du renformis est apte à reprendre les surcharges routières réglementaires du fascicule 61 et de l Eurocode 1, ainsi que le bus de 19T. Les flèches données par le modèle sont cohérentes avec celles mesurées lors des essais de chargement faits en 2009. Il sera quand même prévu dans le projet de réparation de soulager l ouvrage en diminuant l épaisseur actuelle du complexe renformis étanchéité chaussée de 6cm soit une diminution de charge d environ 30T par travée
Projet et travaux Travaux prévus Travaux pour permettre les mouvements longitudinaux de l ouvrage, Les reprises de surface de béton et de réfection du revêtement de peinture, Des travaux de confortement sur la fondation de la pile P2, La reprise des superstructures, étanchéité, drainage, chaussée.
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Décision de permettre à l ouvrage de se dilater plus librement par : Décaissement sur culée avec création de murs garde-grève décollés des abouts, permettant de mettre des joints de chaussée et des dispositifs de visite et de drainage efficaces sur culée, Création de jeux entre tablier et culées sur parties en contact ou liées, Découpes sur murets caches en about des balanciers sur piles P1,
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Culée C0 Après décaissement, mur B.A. à démolir beaucoup plus épais que prévu, fractures sur hourdis, fissuration importante sur entretoise d about et balancier, blocage des poutres par le mur et des massifs en béton sur lesquels elles ont été coulées. Décision de réparer l about du tablier, de réaliser par sécurité un massif d appui sous les abouts des poutres, supportant un appui néoprène légèrement en contact, en cas de défaillance du balancier et de réaliser le nouveau garde-grève tel que prévu initialement. Décaissement et démolition mur Culée C0
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Fissures sur balancier et entretoise About de poutre aval bloqué Fractures sur hourdis Fractures sur nervure Longitudinale centrale Décollement du Hourdis de l entretoise d about
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Principe de réparation : Renforcement du hourdis par en-dessous avec contrehourdis connecté en micro-béton, mis en place par coulage gravitaire dans forage traversant le hourdis, Renforcement de la longrine d about par épaississement en B.A. de 35 cm coté garde-grèves, Réalisation mur garde-grève avec becquet tel que prévu au projet, Appuis néopréne de sécurité, Injection des fissures.
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Scellement d armatures de liaison sur longrine d about existante Renforcement longrine d about et ferraillage garde-grève
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Culée C3 Après décaissement, mur B.A. à démolir pour accéder à l about de l ouvrage alors que d après investigations de 2009, l entretoise d about devait être au contact avec le remblai. About en bon état, la fissuration c est produite sur la culée. Décision de ne renforcer que la longrine d about par épaississement en B.A. pour faciliter la mise en place du joint de chaussée, de réaliser par sécurité, un massif d appui sous les abouts des poutres, sur lesquels pourrait être mis un appui néoprène, en cas de défaillance ultérieure du balancier et de réaliser le nouveau gardegrève tel que prévu initialement. Culée décaissée mur démoli Décaissement Culée C0
Modification du comportement longitudinal de l ouvrage Coulage semelle du nouveau gardegrève Ferraillage du nouveau garde-grève Coffrage voile garde-grève en plaques béton préfabriquées Intérieur culée Balancier d appui libéré
Les travaux de reprises de béton et de réfection du revêtement de peinture Travaux travée par travée comprenant: Confinement, Décapage ou avivage de la peinture par sablage, Réparation du béton armé (ragréage, pontage ou injection de fissures), Remise en peinture
Les travaux de reprises de béton et de réfection du revêtement de peinture Avant la remise en peinture il est procédé à un décapage total de la peinture existante sur le dessus et les flancs des arcs. Sur les parties peintes restantes, moins dégradées il est procédé à un simple avivage du revêtement existant pour faciliter l accroche des nouvelles couches. Le système utilisé est un système 3 couches certifié ACQPA pour peinture sur béton BV901V1 de Maestria. Des convenances ont été réalisées pour le confinement, la préparation des supports et la mise en peinture. Suite à ces convenances il a fallu étancher le filet micromaille de confinement par une application de colle blanche. Le système de confinement était appuyé sur le sol pour la travée rive gauche. Pour les autres travées il s appuie sur l ouvrage. Il a été vérifié que les efforts amenées sur le tablier par ce système étaient inférieurs à ceux amenés par les charges routières admises sur l ouvrage. Les contrôles en cours de travaux portent sur les préparations de surface, l épaisseur des différentes couches de peinture et l aspect final.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2 Béton de l embase de la pile dégradé. Pas de plans précis et seule la partie supérieure de l embase est visible. Au projet il était prévu 2 solutions : 1 Déplacement des enrochements de protection, construction d un batardeau en terre, démolition superficielle du béton (20 cm minimum) sur toute la surface de l embase puis après scellement d armature, réfection de la partie démolie et remise en place des enrochements de protection. 2 Après enlèvement des enrochements de protection existants, réalisation d une enceinte en palplanches foncées autour de l embase de la pile, comme il avait été fait sur P1, reprise du béton de surface comme dans la solution précédente, puis recépage des palplanches au niveau de l embase. Une reconnaissance des fondations était prévue au marché pour permettre de choisir entre les deux solutions et d adapter la solution choisie à la configuration réelle de l embase.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2 Résultats des reconnaissances sur 40 cm autour du fut : semelle en béton de bonne qualité reposant sur des pieux béton, autour gros béton fracturé reposant sur des enrochements bétonnés.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2 Décision de: Réaliser un batardeau en terre, Démolir la partie en gros béton, Sceller des aciers de liaison, Recouvrir la partie supérieure et les flancs de la semelle de 30 cm d épaisseur de B.A.,avec un retour à l horizontal de 1,40 m sur les enrochements de fond puis remettre des enrochements sur ce retour.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Reprise des superstructures du tablier L épaisseur totale chaussée + renformis est d environ 30 cm en milieu de travée et 20 cm sur les appuis hormis vers C0 ou il n y a pas de renformis. L étanchéité de l ouvrage est défectueuse et le système d évacuation des eaux est en mauvais état et mal conçu. Il est prévu de les refaire et de décharger l ouvrage (environ 30 T par travée) en diminuant l épaisseur du renformis. Les travaux prévus sont : Déposer les bordures de trottoir et raboter sur 17 cm d épaisseur sur la totalité de la chaussée hormis vers C0 ou l épaisseur sera à adapter, Réaliser un renformis en micro béton bitumineux de 2,5 cm d épaisseur moyenne sur lequel seront collées les feuilles d étanchéité avant mise en œuvre du béton bitumineux de chaussée, De mettre en œuvre une étanchéité sur les trottoirs, de reposer les bordures et de réaliser un revêtement en asphalte, De supprimer certaines gargouilles et de refaire les restantes, en augmentant leur diamètre, avec prolongateurs pour éviter les écoulements sur les tirants.
Reprise des superstructures du tablier
Reprise des superstructures du tablier Rabotage chaussée et renformis Arrêt du travail de rabotage du renformis après une passe sur la moitié de la première travée car très fortes vibrations de l ouvrage semblant dues au tressautement de la raboteuse sur le tablier. Les dents de la raboteuse prévue pour raboter la chaussée étaient prévues pour de l enrobé. Utilisation d une raboteuse plus lourde avec dent de rabotage pour béton. Diminution des vibrations qui restaient cependant importantes. Les précédentes n ayant pas causées de dommage à l ouvrage le travail est continué de cette façon.
Reprise des superstructures du tablier Enlèvement des bordures Bordures en pierres de Volvic profondément encastrées dans le renformis. Elles se cassent quand on essaye de les arracher à la pelle mécanique. Enlèvement par sciage horizontal à la base des bordures et vertical à l arrière.
Reprise des superstructures du tablier Travaux d étanchéité et chaussée Renformis micro-béton bitumineux. Étanchéité sur chaussées. Étanchéité sur trottoirs. Revêtement de chaussée. Revêtement de trottoirs.
Reprise des superstructures du tablier Travaux d étanchéité et chaussée et trottoirs
Reprise des superstructures du tablier Pose de joints de chaussée
Le montant des travaux prévus au marché était de 740 000 TTC. Un avenant de 85 000 TTC a été nécessaire en raison des surcoûts dus notamment aux travaux supplémentaires sur les abouts de l ouvrage et au sciage des bordures. Cela donne un coût total de réparation au m2 de 850 Le pont Pakowski pourra bientôt fêter fièrement son centenaire et ambitionner sereinement un deuxième siècle de vie!
Cette affaire à nécessité l intervention conjointe des trois Départements Laboratoires de la Direction Territoriale Centre-Est du Cerema : DL Clermont-Ferrand : Christophe Domas, Sébastien Joalhe, Bruno Boulet, Laurent Friteyre, Richard Vaissiere DL Lyon : Didier Germain, Bernard Jacquier, David Tronchet, Pascal Taton, Serge Hamparian DL Autun : Christophe Aubagnac, Jean-Luc Saussol Merci pour votre attention