JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 1 CONFORTEMENT DE L ESCALIER MONUMENTAL A AUCH JACQUARD Catherine FUGRO Géotechnique, 12 rue des Frères Lumière, Parc d Activités Clément Ader, 34830 JACOU, fugro.se@wanadoo.fr RESUME : L ensemble des murs de soutènement de l Escalier Monumental de Auch a fait l objet d un diagnostic de stabilité ; les murs les plus instables de la plate-forme basse ont dû être confortés par un dispositif de micropieux, tirants et poutres de répartition, de façon à conserver les maisons en contre-bas, et à ne laisser apparaître aucun élément de structure dans l ouvrage définitif. Les travaux ont été réalisés avec succès entre janvier et juin 2000. Un dispositif de surveillance de l ensemble de l ouvrage a été mis en place et fait l objet de mesures régulières. MOTS-CLES :SOUTENEMENT. CONFORTEMENT. SURVEILLANCE ABSTRACT : The retaining walls of the building called Escalier Monumental situed in the town of Auch, was studied relatively to stability diagnosis. The most unstable walls of the lawer platform had to be strenghtened by the mean of micropiles, anchors, and repartition beams, in the way to conserve the buildinsg which were underneath, and to preserve the architectural aspect of the final construction. The work was done successfully during january to june 2000. A device of surveillance was settled down for the whole construction, and regular measurements are operated. KEY-WORDS :RETAINING WALL. STRENGTHENING. SUPERVISION 1 INTRODUCTION L Escalier Monumental d Auch est un monument classé datant de 1850, constitué de quatre séries d escaliers reliant des plates-formes intermédiaires tenues par des soutènements en pierres maçonnées, l ensemble présentant un dénivelé total de 35 m environ (cf fig.1). Certaines parties d ouvrages menaçant de s effondrer, la Mairie d Auch a lancé un programme complet de restauration de l Escalier, dont la maîtrise d œuvre (MOE) a été confiée à SORES pour la géotechnique. 2 DIAGNOSTIC DE STABILITE D un point de vue géologique, le site est constitué de molasses d âge Burdigalien moyen, composées d argiles ou de marnes raides, avec des niveaux marno-calcaires durs. En partie basse on rencontre des marnes plastiques solifluées sur une faible épaisseur, recouvertes par des alluvions fines plastiques du Gers. A l arrière des murs, les remblais sont constitués de matériaux de démolition (briques, gravats, blocs calcaires), plus ou moins enrobés dans une terre noire limoneuse plastique. La géométrie de l ensemble des murs ont été définies par des campagnes de sondages carottés et destructifs. Des essais in situ et en laboratoire ont permis de caractériser les différentes formations. La coupe interprétative au droit de l ensemble de l ouvrage est présentée figure 2.
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 2 Fig 1. Plan masse L étude de diagnostic a permis de : - décrire l état des murs (dévers, fissures, affaissement des volées d escalier, dégradation des parements, ) ; - définir les causes possibles des désordres (action de l eau : poussée hydrostatique, perte de portance des marnes d assise ; délabrement et sous-dimensionnement des maçonneries ; déformation du sol d assise de l escalier central sous la première plate-forme en partie basse, séisme d intensité V sur l échelle de Richter en 1923 à Auch ).
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 3 - caractériser pour les différents murs de soutènement constitutifs de l ouvrage, l état de stabilité actuel, à partir de paramètres de calcul obtenus par rétro-analyse ; le tableau N 1 donne les jeux de paramètres testés, et en gras ceux finalement retenus, compte tenu des coefficients de sécurité obtenus pour chacun des murs (tableau N 2). Les calculs ont été faits avec le logiciel TALREN en considérant que les cercles de glissement traversaient la base des murs, sans pénétrer dans la molasse ; un calcul de stabilité en mur poids a été également effectué pour le mur TS100 à titre de comparaison, et conduit au renversement. Fig 2. Profil géologique Les murs dont la stabilité affichait le coefficient de sécurité le plus faible, correspondent à ceux de la plate-forme basse de l ouvrage : au droit des murs en retour et du mur Sud en particulier (LS30- TS100), les fissures verticales observées depuis le haut du mur, jusqu à la base de la fondation, présentent en tête des ouvertures de 1 à 6cm, avec un dévers de 11cm et un ventre en partie basse, pour un parement très dégradé (cf fig.3). Au niveau des murs Nord (LN30-TN100), on observe un dévers allant jusqu à 21cm, avec un ventre en partie basse, et un parement également très dégradé. Tableau 1 : Jeux de paramètres testés Paramètre Remblai Molasses γ (T/m3) Φ C (KPa) γ (T/m3) Φ C (KPa) N 1 19 25 10 20 50 30 N 2 19 25 5 20 50 30 N 3 19 25 10 20 50 20
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 4 Tableau 2 : Coefficients de sécurité résultants Mur Paramètre N 1 Paramètre N 2 Paramètre N 3 TS 100 0.65 0.56 0.62 TN 100 0.78 0.69 0.73 LN 30 0.82-0.73 LS 30 0.86-0.73 TS 30 0.85 0.71 0.81 TS 70/TN 70 0.95 0.83 0.89 TS 20 0.98 1.00 1.06 TS 51/TN 51 0.98 - - TS 60 1.12 - - TS 11 1.15 1.00 1.06 LS 20 1.18 - - TN 60 1.44 - - Fig 3. mur de soutènement sud en retour de la plate-forme basse
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 5 3 CONTRAINTES D ENVIRONNEMENT Les travaux de confortement des murs de soutènement de la plate-forme basse de l Escalier Monumental de la ville d Auch ont débuté en janvier 2000 avec le groupement d entreprise SOLTECHNIC/SATS, pour s achever en juin de la même année. La maîtrise d œuvre constituée de deux architectes BROUSSE et ROBERT de INGENIERIE CONSTRUCTION et SORES (FUGRO Géotechnique) a dû prendre en considération les contraintes particulières suivantes (voir plan général figure 1) : Accès depuis le parement extérieur des murs rendu impossible par l exiguïté de l espace entre ce parement et les façades arrières des maisons situées en contrebas (par endroits < 1 m). Volonté du maître d ouvrage de conserver ce bâti pour une éventuelle réhabilitation, mais en gardant la possibilité de démolir ultérieurement ces constructions. Ouvrage classé Monument Historique, avec respect des critères architecturaux prescrits par l architecte des Monuments Historiques. Relative fragilité des murs à conforter, constitués de moellons calcaires crayeux en parement parfois très altérés, avec remplissage à l arrière. Présence d un magnolia de 15 m de haut sur le côté Nord de la plate-forme. 4 DESCRIPTION DES TRAVAUX Le confortement des murs de la plate-forme basse a été réalisé dans l ordre ci-après : 1. Afin s assurer la sécurité des personnes, un étaiement provisoire des murs Sud a été mis en place préalablement aux autres travaux (Fig.4). Il a consisté à : a) Réaliser des tirants à barres depuis la 1 ère plate-forme, ressortant sur les murs de parement. b) Réaliser le massif BA avec ses micropieux de fondation et ses ancrages par tirants actifs à câbles. c) Mettre en place des liernes métalliques provisoires bloquées par les têtes de tirant.
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 6 Fig 4. Vue en plan : Etaiement provisoire 2. Confortement de l assise des murs transversaux par réalisation d une paroi tirantée en contrebas, depuis l intérieur des bâtiments existants, de façon à maintenir une butée en cas de démolition ultérieure de ceux-ci.(cf. fig. 5,6) 3. Décharger la partie la plus haute des murs en excavant sur 2.00 à 2.40 m au droit des paliers intermédiaires et des volées de marche. Pour permettre l excavation des remblais au droit des paliers intermédiaires, une paroi micro-berlinoise constituée de micro-pieux et tirantée en tête a été réalisée en bas des volées de marche en amont de ces paliers (voir figure 5 ). 4. Renforcer la maçonnerie de moellons en réalisant une file de forages avec injection de régénération à l intérieur du mur, permettant un renforcement dans la masse afin d assurer le monolithisme.(cf. fig.7) 5. Reprendre la poussée des terres au moyen de poutres engravées dans la maçonnerie, tenues par des tirants traversants. L impossibilité d accéder depuis les parements des murs ne permet pas d ancrer directement les tirants dans la molasse, des forages ont été réalisés depuis la plate-forme vers les murs, avec carottage systématique au carottier diamant de la maçonnerie, pour éviter sa désagrégation lors du passage de l outil. La réalisation des poutres engravées dans la maçonnerie a nécessité un travail par passes d ouverture de 1.5 m de long avec coffrage à l avancement, depuis un échafaudage monté entre le parement et la façade arrière des bâtiments.(cf fig.6) Des barbacanes ont été fixées sur le parement des murs pour permettre l évacuation des eaux. 6. La tête amont de ces tirants a été reprise dans deux massifs en béton armé, eux-mêmes ancrés au substratum rocheux par l intermédiaire de tirants actifs. Pour éviter de transmettre à la plate-forme des efforts supplémentaires, ces massifs béton ont été fondés sur micro-pieux.
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 7 Fig 5. Coupe transversale 7. Afin d assurer l équilibre des efforts transmis par les tirants aux massifs, une poutre béton armé de liaison a été réalisée entre les massifs. 8. Après réalisation des ouvrages de confortement, une structure BA a été réalisée pour reconstituer les volées d escalier et les paliers intermédiaires. Ces structures ont été fondées sur les micro-pieux servant d injection de régénération des murs, sur les micropieux des parois micro-berlinoises, et sur des micro-pieux supplémentaires spécifiques. 9. Après les travaux de confortement, des escaliers provisoires ont été mis en place, en attendant l achèvement des travaux : repose des marches en pierres, réalisation des enduits et habillage des parements.
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 8 Fig 6. Elévation Fig 7. Coupe longitudinale au droit du palier
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 9 5 MISE SOUS SURVEILLANCE DE L OUVRAGE Des essais préalables de capacité de scellement ont été effectués pour les ancrages des tirants actifs et des micropieux au démarrage des travaux. L ensemble de l escalier a été équipé, à l occasion de la première tranche de travaux, d un dispositif de surveillance comprenant (cf. fig. 8): - 8 inclinomètres répartis sur les différents murs situés en amont des travaux de la première tranche - 2 inclinomètres implantés au droit des paliers de la première plate-forme, pour contrôler le bon comportement des murs confortés - 3 cellules de contrôle de tension des tirants disposées dans les réservations ménagées dans les massifs BA. Fig 8. Implantation du dispositif de surveillance
JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 10 6 CONCLUSION Les travaux se sont déroulés conformément au programme prévu ; des déviations lors de l exécution des tirants traversants ont conduit à la réalisation de poutres de répartition en segments, ce qui était prévisible compte tenu des conditions de travaux. Le seul imprévu a été la découverte d une cavité construite, au droit de la partie centrale de la plate-forme, lors de l exécution des tirants : celle-ci après inspection par caméra a été remplie de grave ciment. Le suivi du dispositif de surveillance pendant un an après l achèvement des travaux indique la stabilité des ouvrages confortés, et ne montre pas d évolution significative au droit des ouvrages en attente de reprise. D un point de vue architectural, les ouvrages confortés attendent avec impatience les travaux d embellissement : repose des marches et des pierres de parement, réalisation des enduits