Reconstruction d’un mur de soutènement

Reconstruction d’un mur de soutènement

 

Localisation et données géométriques


Le mur se situe dans la municipalité de St-Irénée à 130 km au Nord de la ville de Québec (Canada). Il supporte la route 362 dans une côte au coeur du village.

Relevé de dommages


Vue d'ensemble

Vue d’ensemble



Façade du mur

Façade du mur


Le long de la côte montante, les deux tiers supérieurs du mur sont fissurés, fracturés et montrent une inclinaison notable vers l’arrière. Les réparations précédentes ont permis de contenir partiellement les fissures, mais pas l’inclinaison.

Principe de la reconstruction

Nous décidons de remplacer cette section par un mur de soutènement en “L” fait de béton coulé en place. La longueur de mur remplacé sera de 45 m et d’une hauteur variant de 3,50 m à 1,20 m. Il faudra tenir compte de la forte pente du nouveau mur qui devra être, d’après les relevés que j’ai effectué sur place avec un niveau optique, de 10% pour la moitié inférieure dans la côte, et de 12% pour la moitié supérieure. Le nouveau mur comportera donc un point d’inflexion en son milieu où il subira un changement d’angle horizontal (virage) et vertical (changement de pente).
Par ailleurs la conception doit tenir compte de l’importance de la route 362 pour le village. Pour cela, une voie de circulation par alternance devra être maintenue en permanence ainsi que les dispositifs de gestion pour celle-ci.
Compte-tenu de la forte pente, une attention particulière devra être portée pendant la mise en oeuvre concernant la caractéristique à l’affaissement du béton.

Eléments de conception

Le mur est conçu selon le dessin type, l’armature étant déduite d’un tableau en fonction de la hauteur du mur. Une membrane géodrain ainsi qu’une membrane d’étanchéité seront installées sur le coté interne (vers la route supportée). De plus, il sera équipé d’un drain en PVC perforé dans son coin inférieur pour empêcher l’accumulation d’eaux de ruissellement du terrain, ainsi que d’un drain en pierres nettes et barbacanes aux 2/3 environ de la hauteur pour les eaux d’infiltration de la surface. Une isolation supplémentaire en polystyrène devra protéger la fondation coté externe du gel.
 

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3D-drainage

Face interne : conception



Façade du mur

Façade du mur



 

Quelques moments charnières au chantier

Les photos ci-dessous illustrent tout le déroulement du chantier.

 
Démolition et préparation du sol


 
Fondation: coffrage et ferraillage

 
Mur: coffrage et ferraillage, détail des ancrages pour la glissière 210A

 
Mur: étanchéité et équipements

 
Mur: réparation des anciennes fissures

Remblais: compactage, drain de pierre nette, nivelage, glissière 201A

 
Route et glissière: pavage et dispositif d’extrémité

 
Fin des travaux : Nettoyage et engazonnement

Bilan

Une conception rigoureuse et exhaustive aura permis un déroulement rythmé au chantier. Les problèmes liés à la complexité de la situation, notamment la forte pente (10%, puis 12%), le point d’inflexion au centre du mur et le coin en retour ont tous été résolus à la conception grâce aux techniques 3D. Leur utilisation pour le design de la glissière 210A (avec des tubes carrés) a été d’un soutien indispensable.
 
La bonne volonté et la rigueur de l’entrepreneur au chantier que je félicite au passage pour être parvenu à maîtriser toutes les difficultés lors de l’exécution de l’ouvrage ont permis d’obtenir un résultat remarquable, fonctionnel et esthétique, au regard des défis liés au contexte.

Entretien d’un système de régulation au pont de l’Île d’Orléans

Chambres d’épanouissement des câbles porteurs

Interventions pour la remise en état du système de régulation (Mis à jour le 15/09/2015)

Les différentes interventions survenues en 2015 m’ont conduit à élaborer ce rapport pour révéler les problématiques rencontrées dans ce type d’installation et justifier une surveillance régulière des systèmes. Je rappelle que le principal but de l’installation est de limiter le taux d’humidité dans l’air et d’empêcher la condensation sur les câbles porteurs afin de les protéger durablement contre la corrosion.

Le rapport ci-après démontre autant la nécessité d’une telle installation que ses faiblesses quant à la fiabilité et la durabilité de ses composantes.

 

Suite à mes recommandations, l’installation d’un service de gestion à distance est en cours d’élaboration. Ce dernier va utiliser le réseau WiFi des caméras de surveillance de la circulation à proximité et doit permettre la surveillance en temps réel des installations via internet, voire de contrôler à distance de certaines fonctionnalités.
Il sera toujours possible également d’y affecter un programme de monitoring tournant sur un serveur indépendant et gérant les évènements selon un protocole qui reste encore à définir.

Premiers résultats et projections (Mis à jour le 20/11/2015)

L’installation de modules Web accessibles par le réseau interne du Ministère s’est faite en octobre 2015. L’accès à l’interface est maintenant possible depuis mon poste de travail et m’a conduit au rapport suivant :

 

Consolidation d’une dalle sur poutres

Consolidation d’une dalle dalle sur poutres

 

Constat et localisation

Parmi mes fonctions au québec en tant que concepteur au service des structures figurent les interventions en urgence dont le but principal est de conserver les fonctions d’un pont en attendant la programmation d’une réparation de plus grande amplitude avec un budjet prévisionnel.

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Localisation des ponts d’étagement

Il s’agit ici de deux ponts à étagement, un pour chaque sens de circulation, sur l’autoroute Félix Leclec (A-40) à Québec (QC, Canada), au-dessus des boulevards Masson et L’Ormière. Le pont est de type Béton armé constitué de poutres AASHTO en béton précontraint formant un léger éventail (espacements entre-axes variables).

 

 

 

 

 

 

Relevé de dommages

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Des zones délaminées visibles au-dessous de la dalle

Le relevé de dommages effectué en Septembre 2014 révèle du délaminage et de la désagrégation visibles au dessous de la dalle.

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Une série de photos permet de localiser les zones d’intervention.

Pour ne pas entraver les voies de circulation, la mesure des zones d’intervention se fait à partir du mur de front en pointant avec un laser-mètre (Leica Disto 8) vers le début et la fin de chaque zone à réparer.

 

A l’aide d’un tableur il est alors possible de déterminer avec une précision suffisante la longueur de chaque zone d’intervention.

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Tableur : Détermination approximative des longueurs à réparer

 

Conception de la réparation

Dans un premier temps il est envisagé d’intervenir par la surface de roulement de l’autoroute en fermant successivement une voie, voire momentanément pour des interventions nocturnes limitées dans le temps et avec un béton latex à prise ultra-rapide.

Mais vu la période avancée de l’année, la proximité des grands froids (-8°C à -25°C) et des chutes de neiges autant abondantes qu’imprévisibles, nous avons opté pour une intervention par le dessous, le but étant de supporter le matériel composant la dalle par une structure portante en acier.

Cette façon de procéder a le mérite de ne causer aucune entrave sur l’autoroute et d’épargner l’usager des contrariétés et des dangers que cela peut comporter. De plus, les éléments installés pourront servir de coffrage pour une intervention future si la conservation de la structure était souhaitée.

Il fallait donc maintenant concevoir un système de portance qui puisse se fixer entre les poutres AASHTO et s’adapter aux entre-axes et hauteurs variables. Voici les croquis fournis avec le devis.

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Vue en plan avec voies de circulation

CROQUIS04

Principe de l’assemblage et de l’installation – dimensions – liste des pièces

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Assemblage des supports – soudures en atelier et au chantier

 

 

CROQUIS06

Support en acier pour poutre de rive

 

Fabrication des pièces

L’entreprise qui a remportée l’appel d’offre procède à la fabrication des supports de dalle. Des contrôles ont lieu tout au long de ce processus, notamment sur l’origine des profilés et les caractéristiques de l’acier utilisé ainsi que sur la qualité des soudures réalisées.

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Découpe des pièces

 

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Assemblage traverse et colonne (parties fixes)

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Manchons mobiles des colonnes

 

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Support de poutre à ancrer au mur de front

 

Mise en oeuvre au chantier

Avant le début du chantier à proprement parlé, il a été demandé à l’entrepreneur d’effectuer un relevé précis afin de vérifier que les mesures réelles des écarts entre les poutres AASHTO et des hauteurs soient à l’intérieur des tolérances sur lesquelles sont fondés les calculs de résistance.
Au chantier la mise en oeuvre des supports de dalle se fait à l’aide d’un d’une nacelle motorisée. Les supports sont ancrés à leur base et mis sous charge à l’aide d’un vérin hydraulique manuel avant d’être soudés.

Mise en place des supports à l'aide d'un équipement mobile

Mise en place des supports à l’aide d’un équipement mobile

 

DSCN1883

Vue sur une zone consolidée

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Détail figurant le contreventement

 

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Le support de poutre fixé provisoirement à l’aide des ancrages de montage

Conception d’un chasse-roues en acier

Conception : support de chasse-roues en acier

Constat

Le Ministère du Transport du Québec a parmi d’autres pour mission l’entretien des Ouvrages d’Arts répartis sur un territoire grand comme la France, soit plus de 8000 structures dont un certain nombre de pont acier-bois. Parmi eux, certains à faible portée sont composés de simples profilés en acier surmontés de traverses et d’un platelage en madriers, tandis que d’autres sont de véritables chef d’oeuvre en treillis métalliques. Ces héritages font souvent parti du patrimoine historique du Québec et leur unicité mérite l’effort de conservation concédé par le Ministère.

Quelques exemples de ponts historiques :

  • Le pont Clark à Valcartier, Québec
  • Le pont de Shannon, Québec.
    Il s’agit d’un ancien pont de chemin de fer bâti en 1893 à l’aide de membrures “Phenix” fabriquée dans la fonderie du même nom (USA). L’un des derniers ouvrages au monde de ce type.
  • Un pont à St-Raymond,Québec
  • Un pont à St-Casimir, Québec
  • Le pont suspendu de l’“Île d’Orleans” (Quebec City)

Cependant il est devenu nécessaire d’adapter les structures à l’évolution des moyens de transport en procédant à des améliorations conciliant le respect de l’architecture avec les fonctions attendues d’un tel ouvrage tout en assurant la rentabilité de l’entretien par une augmentation conséquente de leur pérennité.

Quelle solution ?

En règle générale, la surface de roulement de ces ouvrages est constituée de madriers et bordée de chasse-roues en bois boulonnés sur des blocs support en bois également. Pour avoir effectué une intervention sur un tel pont en 2013, j’ai pu constaté que ces éléments sont fragiles car ils subissent les assauts répétés des longs véhicules ou des engins de déneigement en hiver.
Ils ne remplissent donc que d’une façon approximative une de leur fonction : protéger les éléments porteurs de la structure contre les impacts, et les usagers aussi.

La solution doit remédier à cette fragilité due à la nature même du bois qui se fend facilement et augmenter la sécurité des passages en utilisant si possible des standards largement éprouvés.

Le concept

En remplaçant la pièce la plus fragile, c’est-à-dire le support de chasse-roues, par un support en acier solidement boulonné aux traverses en bois, et un système de poteaux et de glissières quasi standards, j’ai l’espoir de répondre à la majorité de ces requêtes.

Le plan ci-dessous montre le concept. Il reste maintenant à valider sont efficacité par des calculs, voire des crash-tests, et lui apporter les inévitables améliorations qui en résulteront. J’en ai déjà quelques unes à l’esprit, et vous ?

Réalisé avec AutoCad Map 3D

Réparation d’un portique en béton armé

Réparation d’un portique en béton armé

 

Localisation et données géométriques

Le pont se situe sur la municipalité de Lac-Beauport à 15 km au Nord de la ville de Québec (Canada). Il permet la traversée de la Rivière-Jaune sur la rue du Brûlé et constitue l’une des deux sorties d’un quartier.

Plan de localisation

Relevé de dommages


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Ce projet est une occasion de montrer un ensemble de réparations applicables sur un ouvrage en béton armé. L’ouvrage en question a subi une importante fissuration des cotés extérieurs dues à la RAG (Réaction alkalino-granulaire) comme le révèlent les photos. La fissuration n’est pas due à une fragilité structurale car elle se limite aux faces en contact avec les intempéries.


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En plus, les coins des quatre culées présentent une fissure verticale qui coïncide avec la position d’une barre d’armature. L’humidité a donc fini par atteindre celle-ci et a provoqué la corrosion et l’éclatement du béton par le gonflement du à la rouille.

P1040194

Conception de la réparation

La réparation consiste à démolir le béton sur un mètre de largeur sur les cotés extérieurs, la partie supérieure des murs en retours ainsi que les coins des murs de front sur 400 mm dans les deux directions horizontales. Le coffrage doit également permettre une augmentation du recouvrement de 25 mm des armatures.

La vidéo ci-après montre le demi-portique en 3D avec la démolition prévue.

  • Les armatures transversales sont conservées et nettoyées. Si nécessaire, en cas de corrosion avancée, elles seront renforcées par des barres ancrées dans le béton sain.
  • Les armatures longitudinales désolidarisées pendant la démolition seront remplacées par des barres galvanisées de diamètre équivalent.

Les images suivantes réalisées à partir de AutoCad Map 3D montrent le principe et certains détails des réparations envisagées.

Face NO

Côté Nord-Ouest (moitié du portique) : principe de la reconstruction.

Quelques détails pour la reconstruction des coins des culées et des murs en retour.

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Face arrière de la jonction d'une béquille et du mur en retour

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Détail d'un coin de culée

Disposition des nouvelles armatures et ancrages pour la reconstruction des côtés extérieurs, incluant de nouveaux drains verticaux pour l'écoulement des eaux pluviales.

Disposition des armatures de la dalle et du chasse-roues.

Disposition des armatures de la dalle et du chasse-roues.

 

Quelques calculs

 

Le plan d'ensemble

Surpervision de travaux au chantier

Surpervision de travaux au chantier

Réparations en urgence – Automne 2013

Parmi mes tâches au Ministère du Transport du Québec, il y a les interventions dites d’urgence sur des ouvrages qui présentent des déteriorations mettant en péril soit :

la sécurité des usagers
les fonctions de l’ouvrage
la pérennité de celui-ci.

Dans tous les cas, la planification des interventions doit tenir compte du calendrier général de l’entretien de l’ensemble des ouvrages et permettre une intervention dans les meilleurs délais. Le document suivant fait un bilan sur la réparation en urgence de trois ouvrages exécutée en fin d’année 2013.

1. P-06043 à Clermont (Canada, QC)

Après avoir réalisé la conception des réparations à effectuer sur ce pont, j’ai eu l’opportunité d’en surveiller une partie des travaux.
Réparation en profondeur de parties de
la dalle avec ajout d’armatures pour
compenser les sections perdues par
corrosion. Les aires ont été délimitées lors
du relevé de dommages effectués le 30-08-
2013 par Jean Vandal et son équipe à
l’aide d’une nacelle.
Au cours des travaux du 16-10-2013 au 26-11-2013, une démolition prospective aura permis de préciser les limites de la réparation et d’inclure aux abords des réparations la réfection du pavage détérioré.
La dalle étant par endroits complètement désagrégée, l’intervention consiste en une réparation profonde, c’est-à-dire une démolition de part en part du béton avec conservation des armatures existantes. Un renforcement de cette dernière est pratiqué pour compenser la perte de section par corrosion en ajoutant des barres galvanisés et ancrées dans le béton sain par coulis cimentaire.
Avant sa mise en oeuvre, la qualité du béton est soigneusement contrôlée par un technicien de laboratoire, à savoir :

l’affaissement au cône d’Abrams
le pourcentage d’air entraîné (entre 4% et 6%)
la résistance mécanique à la compression grâce à la confection de trois éprouvettes cylindriques “craquées” à 7, 15 et 21 jours.

Pour assurer la cure du béton, ce dernièr est arrosé après le début de la prise et recouvert d’une feuille de polyane pour assurer la conservation de l’humidité. Il sera régulièrement arrosé. Deplus, comme on est au Québec et que les températures nocturnes en cette période de l’année sont descendues jusqu’à -12°C, un abri avait été confectionné sous le pont pour y maintenir la température à +10°C en permanence grâce à un brûleur au propane. Pour conserver cette température, le béton frais est recouvert de couvertures isolantes conçues à cet effet.
La membrane présente est une toile bituminée qui ne rempli plus sa fonction. Le pavage existant n’atteint pas à certains endroits 25mm et l’épaisseur moyenne relevée est de 45 à 50 mm. Pour cette raison il a été décidé de ne pas poser de membrane sur les réparations mais plutôt un enduit bitumineux permettant d’avoir une meilleure adhérence par rapport à cette dernière.
L’asphalte à été coulé le 29-10-2013 sur les trois réparations terminées coté aval.
A ma demande, l’insertion d’un drain a également été traitée.
AVANT
TRAITEMENT
APRES
Une quatrième réparation à été réalisée dans une seconde phase selon le même principe. Toutefois l’indisponibilité de l’asphalte à cette période a conduit à bétonner jusqu’à la surface.
A ma demande, une réparation au niveau du trottoir a également été
réalisée pour éliminer un risque d’accrochage des roues de voitures ou des
engins de déneigement ou une chute d’enfant.
Le muret béton prolongeant le dispositif de retenue au coin Sud-ouest et qui ne tenait plus qu’à une seule armature a été remplacé par un panneau en acier galvanisé.

La neige ne tarda pas à faire son apparition, et ce pour des mois !
La consolidation de trois appuis de poutre aux endroits où un écrasement a été décelé a été réalisée et traité par l’ajout de cinq appuis additionnels en acier dotés d’un appareil d’appui en élastomère fretté et positionnés de part et d’autre sous les diaphragmes à proximité des appuis identifiés.
Le coulis cimentaire prévu pour appuyer ces supports de façon horizontale sur l’assise sera réalisé au printemps pour prévenir une dégradation pendant la prise due au
gel.
J’ai personnellement conçu cet appui sur AutoCad Map 3D en le rendant ajustable afin qu’il s’adapte aux différentes hauteurs et distances observées sur place lors du relevé de dommages.

2. P-05208 à Château-Richer (Canada, QC)

Les murs garde-grève ne remplissent plus leur fonction. La réparation consiste à rehausser ces derniers jusqu’à la surface de la chaussée et réaliser une surépaisseur entre les poutres acier afin de garantir ainsi une séparation efficace entre le pont et la chaussée.
Les deux contreventements démontés pour les besoins de la réparation sont
remplacés par des contreventements neufs en acier galvanisé.
Pour assurer l’appui de certaines traverses à la culée Sud, l’ajout de deux
supports en bois s’est avéré rassurant.
L’opportunité a été saisie pour améliorer et sécuriser les glissières présentes aux approches en remplaçant une glissière accidentée par une neuve et en apposant les plaques de fixation adéquates.
Un remplacement de certaines pièces en bois comme un chasse-roue et quelques éléments du platelage contribuent à l’amélioration de la sécurité.
Résultats :

Des murs garde-grève fonctionnels !
Et une sérénité retrouvée …

3. P-01672 à St-Irénée (Canada, QC)

Relevé de dommages :

La poutre externe en acier sur la partie élargie du pont présente une forte corrosion au niveau des assises avec perforation et une diminution de l’âme et de la semelle de 50%.
Pour améliorer l’étanchéité du contact avec la poutre existante aux aspérités creusées par la rouille, un enduit épais bitumineux est appliqué sur toute la surface de contact.
A l’endroit où l’âme de la poutre est perforée, on découpe jusqu’à l’acier sain. Pour le montage des plaques on ajoute une pièce rectangulaire en acier permettant de compenser l’épaisseur de l’âme.

 

Appui additionnel

Appui additionnel

Localisation et données géométriques

Le pont se situe sur la municipalité de Clermont à 139 km au Nord de la ville de Québec (Canada) en prenant la route 138. Il permet la traversée de la rivière à saumons “La-Malbaie”.

Relevé de dommages

Lors de notre relevé de dommages concernant le pont P-01643 à Clermont, nous avons constaté un écrasement de certaines poutres béton au droit des appuis actuels constitués de pendules en acier.

La photo suivante montre le problème constaté :

P1030472.resized

Pour consolider temporairement les poutres en attendant la reconstruction complète du tablier, nous avons décidé d’ajouter des appuis additionnels de part et d’autre des poutres repérées.

J’ai donc conçu des éléments en acier pouvant s’adapater en hauteur et s’appuyant sur l’assise à proximité du pendule actuel et le premier diaphragme. La capacité de ce dernier à reprendre les charges a été vérifiée.
 
 

Conception du support

La vidéo suivante montre le concept grâce à une animation 3D du système en acier.

 Croquis fournis

 
P-01643_Support temporaire_F1
 

Réalisation des travaux

La mise en place d’un support additionnel se fait à l’aide de deux vérins exerçant une pression de 1,5 à 2 tonnes pour bien accoter les appuis en élastomères frettés contre le diaphragme.

DSCF1576

 

Le résultat final est une sécurité accrue pour les usagers …

 

DSCF1589

Exemple de réparation de béton sur un portique

Localisation :

Relevé de dommages

On observe sur les cotés du portique une fissuration important initiée à l’origine par Réaction Alcalo Granulaire (RAG). Les infiltrations d’eau chargée de sels de déglaçage ont accélérés la corrosion des armatures ce qui a augmenté considérablement la taille des fissures.

 

Conception de la réparation

La réparation consiste à démolir le béton sur un mètre de largeur sur les cotés extérieurs ainsi que les coins des murs de front sur 400 mm dans les deux directions. La video ci-après montre le demi-portique en  3D avec la démolition prévue.

  • Les armatures transversales sont conservées et néttoyées. Si nécessaire, en cas de corrosion avancée, elles seront renforcées par des barres ancrées dans le béton sain.
  • Les armatures longitudinales désolidarisées pendant la démolition seront remplacées par des barres galvanisées de diamètre équivalent.

  • Les cotés extérieurs sont renforcés par les aciers verticaux (cadres et épingles) préconisés depuis par le manuel de conception et les dessins types.