|
Essais de stabilisation de la future plateforme portuaire
BTP Magazine I Juin 2008 N° 220
Le Sud-est de l’état Australien du Queensland et sa capitale Brisbane, sont actuellement en pleine expansion économique.
Le Sud-est de l’état Australien du Queensland et sa capitale Brisbane, sont actuellement en pleine expansion économique. Il est prévu que la croissance de cette région de la côte Est, ouverte sur l’océan Pacifique et l’Asie, se maintiendra au rythme actuel, au moins, durant les 25 prochaines années. Il est donc vital que les infrastructures et en particulier le nouveau Port de Fisherman Islands, soient développés de façon satisfaisante pour absorber l’accroissement rapide des échanges commerciaux. A cet effet, « Port of Brisbane Corporation » (PBC), en charge de la gestion du Port de Fisherman Islands, a établi un programme ambitieux, visant à quadrupler la capacité portuaire actuelle à l’horizon 2020.
Le Port de Fisherman Islands est situé à l’embouchure de la rivière de Brisbane, en aval de la ville. Le développement du nouveau port a commencé depuis plus de 20 ans en gagnant des terrains sur la mer, utilisant comme tête de pont les anciens îlots côtiers appelés Fisherman Islands. Au début des années 2000, une immense digue a été construite en mer, dans le prolongement des installations actuelles ; cette digue entoure une zone de 235 hectares destinée à être progressivement remblayée par dragage, pour constituer l’extension de la plateforme portuaire actuelle.
Des conditions défavorables
Les conditions du sous-sol dans cette nouvelle zone, de même que celles de l’extrémité Est de l’ancienne zone gagnée sur la mer ne sont pas favorables. Les fonds marins sont certes hauts, mais constitués de sédiments quaternaires profonds et très compressibles. La profondeur des argiles molles au-dessus du bouclier rocheux va croissant en allant vers la mer et atteint 35 m à l’emplacement de certaines « vallées » de l’ère paléolithique. Ces conditions sont nouvelles pour le port de Brisbane, la « poldérisation » s’étant effectuée jusqu’à maintenant sur des fonds sédimentaires de faible épaisseur ; un simple rechargement par des remblais sur une durée de quelques années suffisait pour s’affranchir des tassements à long terme. Cette technique rudimentaire, si appliquée sur les nouvelles zones, conduirait à des tassements résiduels inacceptables, de l’ordre de 2 m à 4 m escales sur plus de 50 ans. Le recours à des techniques de traitement de sols accéléré est donc inévitable.
3 techniques au banc d’essai
Aux fins de sélectionner les techniques les plus appropriées pour le futur, PBC a lancé en avril 2006, un concours auprès des entreprises spécialisées dans le traitement de sols, pour proposer et chiffrer leurs meilleures solutions de stabilisation et réaliser des essais à grande échelle. Sur les 8 propositions soumises, PBC a retenu 3 candidats de stature internationale : Austress-Menard, Boskalis, Van Ord. Les 3 candidats ont proposé principalement comme solution, l’utilisation de drains verticaux et rechargement par remblai pour accélérer la consolidation des argiles naturelles et de remblai drague ; cette méthode traditionnelle (PVD’s) a largement fait ses preuves dans les installations portuaires gagnées sur la mer et est de loin la plus économique quand on dispose d’un peu de temps et de suffisamment de matériaux pour le rechargement. Cependant, Austress-Menard a aussi proposé en complément de cette solution traditionnelle, la technique Ménard de consolidation par dépression atmosphérique pour traiter les zones en bordures, potentiellement instables sous l’effet d’un remblai de grande hauteur. Cette disposition a retenu l’attention de PBC qui, malgré un coût plus élevé de la solution « vacuum », y voit l’avantage de résoudre les problèmes délicats d’instabilité quand des temps courts sont impartis à la consolidation.
Finalement, en octobre 2006, PBC a attribué les 3 marchés d’essais sur des zones d’environ 3 hectares pour chaque concurrent pour leur conception et mise en œuvre de leurs propres solutions PVD’s. Austress-Menard s’est vu en outre confier une zone d’essai « vacuum » de 15 000 m² en forme de L, bordant des zones à l’environnement sensible : à l’ouest un espace écologique pour la nidation d’oiseaux marins et au Sud la baie protége de Morton.
La technique Ménard : consolidation par dépression atmosphérique
La zone d’essais héritée par Austress-Menard est certainement celle qui présente le plus grand nombre de difficultés techniques. Les conditions de sol sont « extrêmes », sous la plateforme de travail à la cote +8.00 (le niveau 0.00 étant celui des plus basses marées). Les argiles molles naturelles ont une profondeur très variable, atteignant jusqu’à 34 m sous le niveau de la plateforme de travail. Les couches supérieures des dépôts marins, sur environ 4 m à 5 m au-dessous de la côte 0.00, sont très sableuses et perméables, imposant la construction d’un mur périphérique étanche profond, les traversant, autour de la zone de vacuum. Au-dessus, les remblais hydrauliques installés par PBC de 2003 à 2006, ont constitué une plateforme très hétérogène. L’objectif visé était de remblayer au-dessus des fonds marins, sur une épaisseur de 6 m avec des boues de la rivière Brisbane, puis sur les 2 m supérieurs avec des sables de dragage de la baie de Moreton. En fait, lors du placement de la couche de sable, les boues argileuses très fluides se sont trouvées déplacées en vagues vers le sud par les sables plus denses ; il en a résulté des couches très inégales, les sables d’apport pouvant atteindre 8 m d’épaisseur ou être inexistants comme dans le quart sud-ouest.
Une campagne d’essais de sols très complète, in situ et en laboratoire, définie en collaboration avec Austress-Menard, a d’abord été conduite par Coffey Geosciences, consultant en géotechnique de PBC. Puis, cela a été la phase importante de conception, avec analyse des données et choix des paramètres de sols, études de consolidation et stabilité, optimisation des zones d’essais en fonction des budgets et temps alloués, le tout en coopération étroite avec PBC et Coffey ; l’appui fourni par Menard France, avec le détachement pendant un mois d’un ingénieur expert en études de sols a été essentiel à ce stade du projet. Résultant de ces études, le découpage final de la zone d’essais Austress-Menard, est composé de 7 sous zones où seront comparées les performances du Vacuum, de 3 types de drains verticaux, 2 types d’espacement de drains combines avec hauteurs de surcharge déterminées afin d’obtenir le degré de consolidation requis en 12 mois. Le critère de tassement résiduel maximum est de 250mm en 20 ans sous une charge d’exploitation de 1.5 t/m². Il faut noter que l’un des types de drains testé est le drain circulaire Ménard de diamètre 34 mm produit en Corée du Sud par Sangjee-Menard
La première partie des travaux a consisté à établir une plateforme de travail saine et stable. Les 2 m supérieurs doivent être constitués de sable : le tapis drainant est essentiel au bon fonctionnement du vacuum et des drains verticaux, alors que l’épaisseur minimum est requise pour la résistance sous le poids des engins de chantier de plus de 80 t. Après purge de l’argile en excès dans le quart sud-est, un géotextile a été installé avant de mettre en place la couche de sable. Ailleurs la plateforme a été sondée par des CPTs superficiels, des sondages à la pelle mécanique et essayée sous charge roulante de 50 t. Les défauts ont été corrigés soit par purge locale des poches de boue ou apport d’une couche de sable complémentaire. Fin Janvier 2007 la plateforme était prête ; elle n’a posé aucun problème durant l’exécution.
De difficulté en difficulté…
La plus grande difficulté du chantier, était certainement la construction de la paroi étanche autour du vacuum, jusqu'à une profondeur de 15 m. Austress-Menard a utilisé pour cela la technique de la tranchée Sol-Bentonite et l’expérience acquise sur les chantiers précédents de Tempe Tip et Mayfield. Cependant les conditions de sols étaient plus défavorables à Brisbane ; en sus, l’effet néfaste de succion à - 1bar du vacuum sur l’étanchéité à long terme de la paroi étaient mal connus : fracture hydraulique, dessiccation, déformations lors des tassements étaient redoutées. Il a été décidé de renforcer l’étanchéité du mur par l’ajout d’une membrane PEHD sur les 8 m supérieurs, c'est-à-dire au-dessus du niveau d’eau naturel de la mer. Les équipes de chantier d’Austress-Menard ont fait preuve de beaucoup d’ingéniosité pour assurer une installation de qualité de cette membrane, dans la bentonite de la tranchée creusée d’un seul tenant, quelques dizaines de mètres en avant, par le bras géant de la pelle hydraulique Komatsu de 80 t.
L’autre phase délicate du chantier a été l’installation des 750 000 m de drains verticaux dans le court délai imparti de 2 mois. La profondeur de 35 m était inédite en Australie. Austress-Menard s’est assuré les services du principal sous-traitant Australien en la matière, Soilwicks, qui a fait concevoir et fabriquer en Australie un nouveau mat de 38 m, monté sur une machine de 80 t. Sa forte capacité de pénétration a permis de franchir les couches de sable les plus épaisses (jusqu'à 10 m) de la plateforme. Pour la deuxième machine, Austress-Menard a utilisé les services de Jun Construction, sous-traitant de Menard en Corée du Sud, sur les grands chantiers de Kwang-Yang ; machine et opérateurs venus de Corée du Sud ont complété efficacement la prestation locale pour achever à temps, c'est-à-dire fin Avril 2007, la mise en place des drains verticaux.
… mais l’expérience a fait la différence
Fort de l’expérience acquise juste avant sur un autre chantier, à Ballina, la mise en place du système vacuum s’est déroulée sans obstacle. Drains horizontaux, tranchées périphériques, membrane, pompes étaient prêts pour le démarrage du pompage le 9 Juin.
Aucune fuite notable n’a été détectée sur l’enceinte du Vacuum et 6 mois après la mise en service des pompes la dépression atmosphérique au-dessous de la membrane se maintient à un niveau record (de l’ordre de -0.8 bar)
L’étape suivante est la mise en place des remblais de préchargement par PBC. Au-dessus de la membrane vacuum, l’épaisseur de la surcharge n’est que de 2 m alors qu’elle atteint 6 m ou 8 m sur les zones de drains
Pendant ce temps, les tassements de consolidation ont commencé. Coffey est en charge de la prise des mesures sur les nombreux instruments installés : plaques de tassements superficielles et profondes, tassomètres multi-points, piézomètres, inclinomètres. Austress-Menard est en charge de l’analyse des résultats, des comparaisons avec les prédictions et des conseils au Client sur le déroulement de la consolidation. Il est actuellement prévu que la consolidation sera terminée environ fin avril et fin juin 2008, respectivement pour les zones de vacuum et de drains.
La rédaction
|
ILS SE SONT INSCRITS
PARTENAIRES
|
