Avis technique Travaux de mise en sécurité de la falaise du château de Foix BRGM/RP-61177-FR mai 2012 Cadre de l expertise : Appuis aux administrations Appuis à la police de l eau Localisation géographique du sujet de l expertise : Foix (Ariège) Auteurs BRGM : B. Colas Demandeur : Préfecture de l Ariège
Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008. Ce rapport est le produit d une expertise institutionnelle qui engage la responsabilité civile du BRGM. Ce document a été vérifié et approuvé par : Approbateur : Nom : Ch. Mathon Date : 29/05/2012 Vérificateur : Nom : Ph. Roubichou Date : 01/06/2012 Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008. Mots clés : expertise appuis aux administrations éboulement, confortement, falaise, Ariège En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : B. Colas (2012) Avis technique Travaux de mise en sécurité de la falaise du château de Foix. Rapport BRGM RP-61177-FR, 12 p. BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM. 2 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
Synthèse Contexte : Date de la formulation de la demande d expertise au BRGM : avril 2012 par courrier de la Préfecture de l Ariège Demandeur : Préfecture de l Ariège Nature de l expertise : Avis technique sur les travaux projetés de sécurisation d une colonne rocheuse située sous le château de Foix. Situation : château de Foix (Ariège) Nature de l intervention du BRGM : analyse de documents Constat : La colonne rocheuse C7 identifiée sur le site des falaises du château de Foix est sur un site géré par le Conseil Général de l Ariège (CG09) qui a fait l objet d études par la société IMS-RN quant au diagnostic des aléas, étayé par des meures in situ, et quant à la proposition de confortement. L ensemble de ces travaux aboutissent à la proposition de travaux formalisés au travers d un CCTP élaboré en mars 2012. La présente note complète une précédente expertise (rapport BRGM RP-59661-FR, fév. 2011) et fait suite à la réunion tenue le 2 mars 2012 en Préfecture en présence de l ensemble des acteurs. Cette réunion avait conclu à la nécessité d une réévaluation partielle des hypothèses de dimensionnement des ouvrages et d une mise en œuvre de dispositions spécifiques concernant la mise en sécurité du site en phase travaux. L ensemble de ces justifications complémentaires a été faite par le maître d ouvrage (CG09) par courrier en date 2 avril 2012 vers la Préfecture. La présente note repose sur l examen du dossier transmis. Recommandations du BRGM : Dimensionnement des ouvrages La solution de confortement consiste en un confortement par tirants et démontage de la partie supérieure de la colonne. Concernant le dimensionnement des ouvrages, le dossier transmis répond aux attentes formulées. Le dimensionnement final retenue est la réalisation de 4 lignes de 2 tirants Ø 35 mm de 12 m de longueur scellés sur 5 m au rocher sain et précontraints à 40 T. Au final le calcul montre que la combinaison fondamentale est dimensionnante. Gestion du risque en phase travaux Le maitre d ouvrage justifie d une définition du système de surveillance adapté mise en œuvre en mars 2010 comprenant 3 extensomètres (capteurs de déplacements) reliés à une centrale d acquisition permettant la génération d alerte en cas de dépassement de seuil. A titre informatif, aucun mouvement significatif de la colonne n est décelé à ce jour. Ce système semble adapté. Avis technique BRGM/RP-61177-FR 3
La définition des périmètres est indissociable du phasage des travaux et du suivi d évolution de la colonne (pendant et hors phase de travaux type week-end, nuit ). Il est proposé initialement de définir 2 périmètres emboités suivant une alerte graduée fonction des amplitudes de déplacement mesuré. Un des périmètres (amputé de la rue des Chapeliers) est prévu d être évacué en phase de travaux jugée «critique» (mise en tension de câbles d emmaillotage de la colonne, phase de foration des tirants d ancrages a minima). Une période d évacuation «sous-réserve» est également envisagée (week-ends pendant la phase de foration des tirants, lors du contrôle d ancrage et de la mise en tension des tirants et au démarrage et à la fin du reprofilage de la colonne). L emprise des périmètres est évaluée selon l hypothèse défavorable de basculement de la colonne. La zone d atteinte directe (qui correspond au périmètre «TRAVAUX») est distinguée d une zone d atteinte indirecte correspondant à un effet domino (définie comme «Couronne»). Il ne semble pas nécessaire de distinguer ces 2 périmètres emboités compte tenu de l impossibilité d accès notamment aux bâtiments de 2 ème ligne situés rue des Chapeliers. A ce titre, il serait par conséquent recommandé de considérer : - une phase «ALERTE» (préparation de l application du plan d évacuation) pour toute la durée du chantier et sur l ensemble du périmètre «ALARME», avec seuil de 2 mm au regard de l expérience des mesures antérieures inhérentes à la «respiration» du massif rocheux associé ou non à un périmètre d évacuation «TRAVAUX» selon l avancement du chantier; - une phase «ALARME» (évacuation de l ensemble du périmètre «ALARME») suivant les procédures établies au préalable avec un seuil de 4 mm à valider au démarrage des travaux. En outre, la notion d évacuation sous réserve ne doit pas, à notre sens, être formulée en l absence de définition de ces réserves. Il est recommandé de mettre en place la procédure «alarme» pendant les phases critiques (yc week-end) de foration, mise en tension des tirants et au démarrage de la phase de démontage au moins. Toutes ces considérations impliquent naturellement que le type de système proposé de suivi en continu soit associé à : - une astreinte pour garantir une réponse adaptée en terme de gestion de la crise en cas d évolution rapide constatée et ce quelle que soit la période de survenance d évolution ; - des procédures d évacuation organisée en préalable (Plans de Sécurité du site réalisé en concertation avec la Ville de Foix et le SIDPC). 4 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
Sommaire 1. Contexte de l intervention... 6 2. Documents consultés... 6 3. Etat des lieux... 7 4. Recommandations... 7 Table des illustrations illustration 1 Définition du périmètre de sécurité sur le cadastre (document IMS-RN)... 8 illustration 2 Planning de travaux prévisionnel et phases d évacuation (document IMS-RN)... 9 illustration 3 Organisation des évacuations proposées (IMS-RN)... 10 illustration 4 Proposition de modification d organisation des évacuations... 10 illustration 5 Schéma de définition du périmètre de sécurité sur le cadastre (d après IMS-RN).. 11 illustration 6 Proposition d évolution des périmètres de sécurité... 11 Avis technique BRGM/RP-61177-FR 5
1. Contexte de l intervention Le présent avis est formulé à la demande de la Préfecture de l Ariège. Il s'inscrit dans le cadre de la mission d appui du BRGM aux politiques publiques de l Etat et vise à évaluer les conditions de mise en sécurité d une colonne rocheuse identifiée sur le site des falaises du château de Foix. Le site est géré par le Conseil Général de l Ariège (CG09) et a fait l objet d études par la société IMSRN quant au diagnostic des aléas, étayé par des meures in situ, et quant à la proposition de confortement. Cet avis complète une précédente expertise (rapport BRGM RP-59661-FR, fév. 2011) et fait suite à la réunion tenue le 2 mars 2012 en Préfecture en présence de l ensemble des acteurs. Cette réunion avait conclu à la nécessité d une réévaluation partielle des hypothèses de dimensionnement des ouvrages et d une mise en œuvre de dispositions spécifiques concernant la mise en sécurité du site en phase travaux. Dans le détail il était notamment demandé : - un levé topographique précis de la colonne rocheuse afin de valider et affiner les géométries des ouvrages ; - la révision partielle des coefficients de sécurité pris en compte pour le calcul de stabilité ; - la prise en compte du risque sismique compte tenu de la révision récente du zonage sismique national ; - la définition de(s) niveau(x) éventuel(s) d alerte liés à la mise en évidence de mouvements sur la colonne ainsi que la justification des procédures d évacuation des populations associées en phase de travaux (suivi instrumenté et périmètre de sécurité). La fourniture de l ensemble de ces justifications complémentaires a été faite par le maître d ouvrage (CG09) par courrier en date 2 avril 2012 vers la Préfecture. La présente note repose sur l examen du dossier transmis. Remarque : la présente note ne constitue pas une étude géotechnique détaillée de la zone soumise aux phénomènes de mouvement de terrain mais souligne les points pouvant poser problème vis-à-vis des travaux projetés. 2. Documents consultés Les documents transmis par le CG09 ou IMSRN sont les suivants : Documents précédemment consultés : - CG09 : courrier n DLB/TC-DP-2010-731 sollicitant les services de l Etat quant au choix des méthodes de mise en sécurité. - IMSRN : «Falaise du château de Foix, secteur C7 Colonne rocheuse Etude pour la définition des solutions de stabilisation», oct. 2006. - IMSRN : «Colonne C7 Rocher du Château de Foix Suivi instrumentation sur masses rocheuses instables» courrier mai 2006. 6 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
- IMSRN : «Fourniture et pose de capteurs sur le rocher du château de Foix MEMOIRE JUSTIFICATIF», juill. 2007 GR 0907-1965. - IMSRN : «Falaise du château de Foix, stabilisation de la colonne C7 - CCTP», fév. 2010. - IMSRN : «Falaise du château de Foix, stabilisation de la colonne C7 Note de dimensionnement», nov. 2010. Documents transmis dans le cadre du présent examen: - CG09 : courrier n DLB/TC-DP-2012-598 transmettant les éléments de réponses sollicités en mars 2012 ; - CG09 : Compte rendu de la réunion du 2 mars 2012 à la Mairie de Foix, 8 mars 2012 ; - IMSRN : «Compte rendu de pose du dispositif d auscultation de la colonne de Foix» et «Auscultation de la colonne de Foix» Note technique en date du 23/03/2012 ; - IMSRN : «Château de Foix, commune de Foix - Stabilisation de la colonne C7», mars 2012 : CCTP, Détail estimatif, Bordereau de prix - IMSRN : «Stabilisation de la colonne C7 Note de dimensionnement», mars 2012 - IMSRN : courrier en date du 5 mars 2012 «Colonne du Château de Foix Définition du périmètre de sécurité et des conditions d intervention» 3. Etat des lieux Le rapport réalisé en 2009 dressait un état des lieux complet concernant : - les contextes géologiques et géotechniques associés à la colonne rocheuse ; - l historique des études engagées (suivi instrumental, diagnostic géotechnique) ; - justification des travaux de confortement (dimensionnement, phasage, précautions). La solution de confortement proposée n est pas remise en cause (confortement par tirants ET démontage de la partie supérieure de la colonne). Des modifications sur les hypothèses de dimensionnement ont été réclamées et notamment : - levé topographique précis de la colonne rocheuse ; - modification des coefficients de sécurité partiels adoptés en considérant la colonne comme un ouvrage dit «sensible». - prise en compte du risque sismique impérative compte tenu de la révision récente du zonage sismique national (passage de la zone réglementaire 1A vers zone de sismicité 3 «modérée»). - définition des mesures de mise en sécurité des populations potentiellement concernées par un éboulement en phase de travaux (suivi, périmètre de sécurité). 4. Recommandations Les documents transmis répondent point par point aux différentes interrogations : Dimensionnement des ouvrages Avis technique BRGM/RP-61177-FR 7
- réalisation d un levé topographique précis qui a permis de valider le volume de la colonne (600 m 3 ) et son organisation dans l espace (profils en travers type réalisés) ; - modification des coefficients de sécurité partiels et prise en compte potentielle d une agression sismique de référence ; Concernant le dimensionnement des ouvrages, le dossier transmis répond aux attentes formulées. Le dimensionnement final retenue est la réalisation de 4 lignes de 2 tirants Ø 35 mm de 12 m de longueur scellés sur 5 m au rocher sain et précontraints à 40 T. Au final le calcul montre que la combinaison fondamentale est dimensionnante. Il est rappelé que la nature des matériaux situés en amont de la zone de remplissage est inconnue à ce stade. Compte tenu de l environnement karstique favorable (grotte et indices de dissolution repérés en paroi), la présence de cavités souterraines (remplies ou non de matériaux meubles) est à envisager et peut modifier sensiblement le dimensionnement réalisé (influence notamment sur les valeurs de frottement latéral unitaire à prendre en compte q s ) ainsi que sur la réalisation des travaux (forage, scellement). Gestion du risque en phase travaux - définition du système de surveillance en phase travaux : basé sur un dispositif installé en mars 2010 comprenant 3 extensomètres (capteurs de déplacements) reliés à une centrale d acquisition permettant la génération d alerte en cas de dépassement de seuil. Depuis cette mise en service, aucun mouvement autre que «les mouvements naturels de la roche» (cycles saisonniers et diurnes / nocturnes) de la colonne n est décelé. - fourniture d une note technique justifiant le périmètre de sécurité. Cette note suppose (hypothèse défavorable) le basculement de la colonne d un bloc, perpendiculairement à la falaise. Le report en plan de ce mouvement, majoré de 25% compte tenu de l étalement probable en pied conduit à geler un périmètre de l ordre de 30 m de rayon autour de la colonne vers l aval. En outre une couronne de sécurité est associée. Ces périmètres sont figurés sur l illustration 1 : illustration 1 Définition du périmètre de sécurité sur le cadastre (document IMS-RN) 8 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
Le système mis en œuvre et la gestion des alertes n appelle pas de commentaire particulier. La définition de 2 seuils est judicieuse même si la rupture d une telle colonne peut être brutale : - seuil d alerte : (a priori 2 mm) préparation à évacuation des périmètres ; - seuil d alarme : (a priori 4 mm) évacuation du périmètre de sécurité et de rue des Chapeliers ; puis selon évolution : - poursuite des déplacements : évacuation de la couronne ; - stabilisation du mouvement : après concertation, réintégration des périmètres de sécurité. En terme de planning, il est distingué par IMS-RN deux types d évacuation (ferme et sous-réserve) selon les différentes phases du chantier (illustration 2) : illustration 2 Planning de travaux prévisionnel et phases d évacuation (document IMS-RN) Les phases «ferme» sont : - à la mise en tension de câbles d emmaillotage de la colonne (avant confortement proprement dit) (3 j ouvrables prévus); - pendant la phase de foration des tirants d ancrages (7 j ouvrables prévus) ; Les phases d évacuation «sous réserve» sont : - les week-ends pendant la phase de foration des tirants (2 à 4 j prévus) ; - lors du contrôle d ancrage et de la mise en tension des tirants (5 j ouvrables prévus) ; - au démarrage et à la fin du reprofilage de la colonne (14 j). Ces prescriptions appellent plusieurs remarques tant sur la définition et l emboitement des périmètres que sur le phasage d évacuation : Avis technique BRGM/RP-61177-FR 9
Définition des périmètres et évacuations associées L hypothèse de basculement (scénario a priori peu probable) de la colonne est la référence dimensionnante pour l estimation du périmètre de sécurité. La distance de 30 m retenue, compte tenu de la géométrie de la colonne et de sa localisation (angle de falaise) semble cohérente. La couronne de sécurité définie n est a priori pas liée à un impact direct d un éboulement potentiel, mais à l effondrement «en cascade» de bâtiment(s) de la zone du périmètre de sécurité (bâtiments situés en 1 ère ligne). Une coupe schématique (illustration 5) de la zone d atterrissement de la colonne montre (hypothèse d absence de fragmentation à l impact) que la première ligne d habitation est ruinée et que sans aucun doute, des blocs (issus a minima des maisons) risqueront d atterrir sur la voie. Du point de vue administratif, les périmètres devraient coller aux limites cadastrales ce qui est partiellement le cas. La définition des périmètres est indissociable du phasage des travaux et du suivi d évolution de la colonne (pendant et hors phase de travaux type week-end, nuit ). Tels que définis, les périmètres de sécurité sont déterminés en supposant une amorce de mouvement de la colonne. A ce titre il est important de préciser qu une rupture brutale pendant la phase de travaux ou avant son démarrage, sans signe avant-coureur, est exclue par le Bureau d Etudes. Ce point mérite à notre sens d être validé. L évacuation du périmètre de sécurité en phase de travaux «critique» (évacuation «ferme») correspondent à une anticipation du seuil «d alarme» hors rue des Chapeliers. Périmètre sécurité Couronne PHASE CRITIQUE TRAVAUX Contexte SUIVI SEUIL ALARME (+ Rue des Chapeliers) SUIVI EVOLUTION ACTIVE illustration 3 Organisation des évacuations proposées (IMS-RN) La manifestation de mouvements mesurés d amplitude supérieure à 4 mm introduit de facto l extension du périmètre d évacuation à la rue des Chapeliers). A ce titre, les accès aux habitations de la couronne majoritairement sur la rue des Chapeliers sont neutralisés. Par conséquent, il ne semble pas nécessaire de distinguer les 2 périmètres et de considérer (illustration 6) : - une phase «ALERTE» (préparation de l application du plan d évacuation) pour toute la durée du chantier avec seuil de 2 mm au regard de l expérience des mesures antérieures inhérentes à la «respiration» du massif rocheux associé ou non à un périmètre d évacuation «TRAVAUX» selon l avancement du chantier; - une phase «ALARME» (évacuation de l ensemble du périmètre «ALARME») suivant les procédures établies au préalable avec un seuil de 4 mm à valider au démarrage des travaux. Périmètre sécurité «TRAVAUX» Périmètre «ALARME» Phase «critique travaux» PHASE CRITIQUE TRAVAUX Suivi d évolution EVOLUTION ACTIVE «ALARME» illustration 4 Proposition de modification d organisation des évacuations 10 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
Falaise du château de Foix (Ariège) Il n y a pas a priori de justification d évacuation «ferme» et d évacuation «sous réserve» et dans le document exposé aucune information n est formulée quant aux «réserves». Si ces réserves concernent l amorce éventuelle de mouvement pendant la phase de travaux jugée critique, avec risque d évolution rapide, l évacuation est alors conditionnée par la procédure d alarme, dans le cas contraire, le chantier est ou non en phase de travaux «critique» telle que définie. A notre sens, la notion d évacuation sous réserve ne doit pas être formulée en l absence de définition des réserves. Il est recommandé de mettre en place la procédure «alarme» pendant les phases critiques (yc week-end) de foration, mise en tension des tirants et au démarrage de la phase de démontage au moins. illustration 5 Schéma de définition du périmètre de sécurité sur le cadastre (d après IMS-RN) PROPOSITION BRGM Périmètre travaux Périmètre "alarme" PERIMETRES IMS RN Périmètre sécurité Couronne illustration 6 Proposition d évolution des périmètres de sécurité Il est à noter que la parcelle 7779 est concernée pour partie uniquement car l accès se réalise par le sud (périmètre non conforme aux limites cadastrales). En pratique, la matérialisation de cette bande gelée serait à réaliser en accord avec le propriétaire. Selon les contraintes administratives, Avis technique BRGM/RP-61177-FR 11
l ensemble de la parcelle pourrait être concernée par l évacuation en dépit de son exposition très partielle. Toutes ces considérations impliquent naturellement que le type de système proposé de suivi en continu soit associé à : - une astreinte pour garantir une réponse adaptée en terme de gestion de la crise en cas d évolution rapide constatée et ce quelle que soit la période de survenance d évolution ; - des procédures d évacuation organisée en préalable (Plans de Sécurité du site réalisé en concertation avec la Ville de Foix et le SIDPC). 12 Avis technique BRGM/RP-61177-FR
Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tel. 02 38 64 34 34 Service Géologique Régional Languedoc-Roussillon 1039, rue de Pinville 34 000 Montpellier France Tél. : 04 67 15 79 80