Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur JNGG’08 - Nantes, 18-20 juin 2008

RN66 – DÉVIATION DE RUPT-SUR-MOSELLE LES INSTABILITES ROCHEUSES EN PHASE CHANTIER

RN 66 – THE RUPT-SUR-MOSELLE BY-PATH DEALING WITH ROCKY INSTABILITIES DURING THE WORKING PHASE Laurent SYLVESTRE LRPC, Nancy, France

RÉSUMÉ – Le chantier de la déviation de Rupt-sur-Moselle a débuté en 2001 et la déviation a été mise en service le 17 décembre 2007. Les travaux de terrassement ont été effectués dans des formations rocheuses pour leur plus grande partie. La communication présente ici les difficultés rencontrées et les réparations nécessaires qui ont été effectuées sur les grands déblais. ABSTRACT – The Rupt-sur-Moselle by-path works began in 2001 and the road was bring into service on the 17th of December 2007. The earthworks were for the most part realized in rocky formations. This report is highlighting the difficulties met during these works and the choices that have been maid to solve these problems.

1. Description du chantier

Le tracé de la déviation de Rupt-sur-Moselle relie l'extrémité d’une 2x2 voies du lieu dit Lépange (Remiremont – Vosges) au lieu dit de Saulx (Rupt-sur-Moselle). Il emprunte la vallée de la Moselle puis entame la montagne vosgienne en restant généralement sur le flanc du coteau dans sa partie basse, limitant ainsi fortement la hauteur de l'ensemble des déblais à 15m maximum, sauf en trois endroits où les déblais D4,D5 et D8 avoisinent les 30 à 40 mètres de hauteur.

D'une manière générale, et hormis la plaine alluviale, l'ensemble du tracé traverse des formations rocheuses cristallines (granite à gneiss) recouvertes d'un placage de graves d'origine fluvio-glaciaires ou d'arènes granitiques d'épaisseur variable (0 à 10m).

Figure 1 Implantation du tracé

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2. Le Déblai D8 Le déblai D8 a été exécuté entièrement dans des formations granitiques. La hauteur initiale prévue était d'environ 20 mètres, avec des gradins verticaux de 7 mètres de hauteur, un piège à cailloux et des risbermes intermédiaires de 3 mètres de largeur.

Figure 2 Déblai D8 RN66

A la suite de la réalisation, il a été constaté que le profil en travers n'avait pas été respecté. Aucune risberme n'a été exécutée, donc le gradin principal mesurait 17 mètres environ, pour un piège à cailloux de 3 mètres, insuffisant pour cette hauteur.

Figure 3

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Malgré les tentatives de purge de l'entreprise avec une pelle hydraulique, il a fallu étudier des techniques de sécurisation de la future déviation.

Plusieurs profils en travers ont été étudiés, avec une concertation au préalable de l'entreprise mandataire (de terrassement).

Figure 4 Profils en travers envisagés

La solution retenue a été de retailler à l'explosif le talus avec une pente de 1 pour

1 et un piège à cailloux de 5 mètres de largeur. Cette solution a été choisie pour des raisons de simplicité d'exécution et de

respect de délai. Le chantier a consisté à miner 47 000 m3 de matériaux en un délai de 2 mois. Les principales difficultés ont été de maîtriser les vibrations vis-à-vis de l'ouvrage

d'art et des maisons avoisinantes, et aussi de réaliser un talus parfait à 1/1, pour ne pas créer de nouvelles instabilités.

Le talus final de 40 mètres de hauteur avec un piège de 5 mètres de largeur, soumis aux actions du climat (gel/dégel..), est actuellement en cours d'observation. II ne présente à ce jour pas d'instabilités autres que des chutes de petits blocs dans le piège à cailloux.

Cette solution n'est cependant pas à conseiller en solution de base pour des marchés !

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Figure 5 Plan de tir

Figure 6

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3. Les Déblais D4 et D5

Les déblais D4et D5 ont été exécutés dans les mêmes formations que le déblai D8 avec un profil en travers identique à exécuter.

Figure 7

Les mêmes problèmes ont été rencontrés: les risbermes étaient quasi-

inexistantes. Pour sécuriser le chantier, il a été choisi de limiter au strict minimum le minage car

le maître d’œuvre était limité par les emprises et les dépôts étaient saturés en fin de chantier. L'étude a débuté par une estimation des aléas et du risque: repérage des masses potentiellement instables, fracturation, évaluation des volumes et du risque d'atteinte de la chaussée.

4. Dimensionnement

Suite à cette étude, il a été retenu de conforter les talus des deux déblais à l'aide de grillages pendus ancrés, d'ancrages passifs et de filets de câbles, tout en utilisant le piège réduit de 3 mètres de largeur. Particulièrement adaptés à ce chantier, les ancrages stabilisent ici des volumes rocheux de 1 à 100 m3. Leur action consiste à s'opposer à l'éboulement de la masse dans sa globalité en augmentant la résistance au cisaillement au moyen d'une barre traversant une discontinuité et scellée de façon continue de part et d'autre. Cette augmentation est fonction des caractéristiques géométriques de l'ancrage (inclinaison, diamètre du forage et de l'armature) et du rocher. Pour mémoire, l'entreprise avait demandé à mettre en œuvre des barres auto-forantes (coût x 2) ce qui a été refusé car les terrains ne le justifiaient pas. Pour le dimensionne ment, la valeur de la contribution de la barre est prise égale au 2/3 de la limite élastique, avec une inclinaison supérieure ou égale à 10°. Dans le cas contraire, la contribution est réduite à 1/2 de la limite élastique. La prise en compte de la corrosion a été fixée à 2 mm pour ce chantier. 5. Choix de l'ancrage

Le diamètre du forage doit ménager un espace annulaire minimum de 15 mm pour le scellement.

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Les ancrages de profondeur supérieure à 4 mètres nécessitent la mise en œuvre de centreurs permettant un enrobage périphérique optimum du coulis de scellement

La présence de fissure ouvertes nécessite la pose d'une gaine géotextile visant à limiter les pertes de coulis, l'espace annulaire est alors de 20 mm au minimum

La mise en œuvre du coulis est réalisée par le biais de canules (13 ou 16 mm de diamètre) depuis le fond du trou jusqu'à sa résurgence.

Les diamètres de forage sur ce chantier ont été de 51 mm pour les barres de 25 mm et de 63 mm pour les barres de 28 mm et de 32 mm.

Figure 8

6. Mise en œuvre des ancrages Les ancrages ont été réalisés à l'aide de perforateurs manuels, de chariot de foration CFL et de foreuses montées sur chenille.

Figure 9

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Lors de la foration des ancrages, tous les forages ont été soufflés avant mise en place des armatures et du coulis de scellement, avec exécution d'une surprofondeur de 50 cm. Sur ce chantier, les centreurs ont systématiquement été mis en œuvre, avec une gaine géotextile dans le rocher fissuré. Le coulis d'injection a été réalisé avec un ciment Portland à résistance au jeune âge élevée 52,5R. Un ciment PMES a été retenu du fait des conditions de montagne (salage, présence de sulfures ou sulfites). Le dosage C/E a été fixé à 2. La résistance à la compression requise était de 30 MPa à 28 jours, contrôlée sur éprouvettes. Les armatures demandées étaient en acier ordinaire haute résistance de type HA de 25, 28 ou 32 mm de diamètre avec une limite élastique de 500 MPa. Les parties extérieures au rocher des barres ainsi que les écrous étant protégés de la corrosion au moyen d'une peinture issue de systèmes certifiés par l'ACQPA. Les plaques sont galvanisées à chaud avec une épaisseur de 70 microns minimum.

4. Mise en œuvre du grillage Sur ce chantier, il a été choisi de mettre en place un grillage pendu, localement plaqué, avec une fosse de réception de 3 mètres de largeur. Le grillage permet de guider les petites pierres dans leur chute, de maintenir et de maîtriser les éboulements de volumes rocheux jusqu'au m3 en les ralentissant dans leur chute. La fosse de réception permet de stocker les éléments rocheux et les empêche de se propager jusqu'à la chaussée. Le délai n'ayant pas permis de supprimer les amorces de risbermes, le grillage a dû être localement ancré. Les grillages sont de type double torsion à mailles hexagonales 80 x 100 mm, les fils ont un diamètre de 3 mm et sont galvanisés classe A à l'aide d'un revêtement type Zn95Al5.

Figure 10

A l'amont, les lés de grillage sont fixés autour du câble d'amarrage en acier galvanisé Ø 16 mm à âme métallique et ligaturés maille à maille. Le câble d'amarrage est fixé par l'intermédiaire de cosses cœur aux ancrages Ø 25 ou Ø 28 mm selon la hauteur de grillage. Ces ancrages sont espacés de 3 m. Le grillage est plaqué en pied de paroi par un câble galvanisé Ø 12 mm, fixé sur des ancrages Ø 25 mm espacés de 10 m. Afin de favoriser le confinement des éboulis et limiter leur prise de vitesse entre la nappe de grillage et la paroi, des ancrages et des câbles de placage sont mis en

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place. Localement la nappe a été plaquée et renforcée au moyen d'un filet en câbles d'acier pour s'opposer à une régression de la paroi.

Figure 11 Les serre-câbles mis en œuvre sont du type DIN 1142 pour les grillages et

“Crosby” pour le filet en câbles d'acier. Ils ont une meilleure résistance que les serre-câbles ordinaires (DIN 741). Les Crosby disposent d'une protection contre la corrosion supérieure.

Les cosses cœurs protègent les câbles lors de la confection des boucles et améliorent la répartition des efforts. Elles sont galvanisées.

Toutes les fournitures ont été soumises à l'agrément et un contrôle régulier a été nécessaire pour effectuer l'ensemble des tâches du confortement.

5. Conclusion Le chantier de la déviation de Rupt-sur-Moselle a été confronté à des problèmes

d'instabilités rocheuses en phase chantier. Le traitement de sécurisation des parois rocheuses, qu'il consiste en une reprise des terrassements où en un confortement des talus existant, doit cependant rester exceptionnel. (coût: environ 1 M€)

Pour limiter au maximum ces sur coûts, il faut veiller à maîtriser les projets depuis les études amont et associer les spécialistes du domaine depuis le début jusqu'à la fin du chantier.

6. Références bibliographiques

Guide Technique: Parades contre les instabilités rocheuses: chutes de pierres, chutes de blocs, éboulements – collection Environnement – LCPC – mai 2001