Transcript Diagnostic, auscultation, réparations du pont Pakowski

Journées Techniques
Ouvrages d’Art
2014
Pont Pakowski
Diagnostic, auscultation, réparation
Richard Vaissiere / Bernard Jacquier
Cerema / DTerCE
Sommaire de la présentation
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Éléments de contexte
Présentation de l’ouvrage
État initial de l’ouvrage
Investigations complémentaires
Recalcul de l’ouvrage
Projet et travaux
Éléments de contexte
Un projet de réparation initial est réalisé par un bureau d’étude.
Il prévoit entre autre un renforcement de la structure par collage de composites
pour le passage de bus 19T.
Le DCOE travaux sur le point d’être lancé sur la base de cette étude.
Le Cete de Lyon est sollicité par le CG63 pour une mission d’assistance à maîtrise
d’œuvre pour la phase travaux.
L’analyse par le Cete du projet tel que définit montre certaines faiblesses et
incohérences : le Cete n’est pas en mesure d’engager son expertise sur cette base.
Convaincu, le CG lance une nouvelle consultation pour une étude complémentaire :
le Cete remet une offre qui est retenue.
Une nouvelle étude est produite par le Cete sur la base de nouvelles
investigations : le renforcement n’est plus nécessaire, et malgré tout la limitation
de tonnage peut être levée.
Lorsque les travaux sont attribués sur la base de la nouvelle étude, une mission de
contrôle extérieur est confiée au Cete
Présentation de l’ouvrage
Le pont Pakowski a été construit entre 1913 et 1926.
Il permet à la RD 123 de franchir l’Allier sur la commune de Nonette (63)
C’est un ouvrage en béton armé de 129 m de long entre joints de chaussée
comprenant 3 travées de 42 m de portée de type Bow-string. La largeur
totale du tablier est de 7,70 m, il porte une chaussée de 4,50 m de large et
deux trottoirs de 0,68 m de passage.
Présentation de l’ouvrage
Présentation de l’ouvrage : Construction
État initial de l’ouvrage
L’ouvrage a été construit sur cintre.
La présence, à vide, de fortes flèches en travées, semble montrer qu’il y ait eu
des tassement de ces cintres, peut être conjugués avec l’oubli des contreflèches
de réalisation.
Pour avoir un profil en long de chaussée sensiblement horizontal un renformis de
béton a été réalisé sur le tablier de l’ouvrage.
Sur les plans d’origine, il était prévu que l’ouvrage soit composé de trois travées
indépendantes avec des appuis sur rouleaux métalliques.
Il a été réalisé avec 3 travées continues avec, semble-t-il, un appui fixe sur la
pile rive droite (P2). Des dispositifs d’appui de type balancier béton avec
articulations par sections rétrécies sont présents sur les autres appuis.
Le fonctionnement de ces dispositifs est manifestement gêné par certaines
dispositions constructives.
État initial de l’ouvrage
Blocage des déformations longitudinales
Flèches importantes vers le bas sur chaque travée avec important
renformis de compensation
Désordres classiques de béton armé (fissuration, aciers apparents,
éclats de béton), toutefois limités pour un ouvrage de cet âge
Désordres sur l’embase en béton de la pile rive gauche
Revêtement en peinture des parements en mauvais état
Étanchéité et assainissement du tablier à reprendre
Absence de joints de chaussée et de trottoirs
Charge de circulation limitée à 16 T
État initial de l’ouvrage
État initial de l’ouvrage
Effet du blocage longitudinal
Fissuration
Sur P1
Fissures sur
Culée RD
Fractures sur
Murets cache
Fissure sous
embase balancier
Les données de référence
Dossier de construction de l’ouvrage (essentiellement des plans)
Rapports d’inspections détaillées
Rapport de visite des appuis immergés
Étude initiale de réparation
Rapports de sondages
Les investigations complémentaires
réalisées
Levé topographique
Investigation sur complexe tablier / renformis / étanchéité /
chaussée
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Sondages manuels
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Auscultation Radar
Investigations sur les bétons
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Résistance à la compression
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Pénétration de chlorures
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Carbonatation
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Enrobages et degré d’enrouillement des aciers
Investigations sur le revêtement de peinture
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Essai de décapage
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Essai de mise en œuvre
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Recherche d’amiante
Investigation sur complexe tablier / renformis /
étanchéité / chaussée
Sondages manuels :
Investigation sur complexe tablier / renformis /
étanchéité / chaussée
Auscultation RADAR :
L'intervention RADAR sur le Pont
Pakowski a pour objectif de fournir des
estimations de l'épaisseur de la
chaussée sur l'ouvrage ainsi que des
estimations de l'épaisseur du renformis
béton situé sous cette chaussée.
L’épaisseur du renformis en béton est nulle en culée C0, d’une douzaine
de cm sur les autres appuis et proche de 25cm en milieu de travées.
L’épaisseur chaussée et complexe d’étanchéité est d’environ 8cm.
Investigation sur les bétons
Résistance en compression :
Investigation sur les bétons
Enrobage des aciers :
Investigation sur les bétons
Degré d’enrouillement des aciers :
Investigation sur les bétons
Recherche de Chlorures :
Investigation sur les bétons
Détermination de la profondeur de carbonatation :
Investigation sur le revêtement de peinture
Essais préalables sur peinture béton :
Test sur revêtement initial avec 3 procédés de préparation de surface (abrasif par voie sèche,
abrasif par voie humide, ultra haute pression 700-2000 bars).
Investigation sur le revêtement de peinture
Application des deux systèmes de protection sur les zones d’essais
Système certifié ACQPA BV901V1 (Maestria),
Système époxy en phase aqueuse (Maestria).
Réalisation d’essais d’adhérence par traction
Investigations sur le revêtement de peinture
Recherche d’amiante :
Recalcul de l’ouvrage
Règlements de calcul

Charges variables : Fascicule 61 titre II ,Eurocode 1 et 1 file de 2 bus
de 19T
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Calcul BA : BAEL et Eurocode 2 suivant règlement de charges
Hypothèses matériaux suivant résultats des investigations
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Béton B35

Armatures aciers doux fe=240MPa, 100 % de la section indiquée dans
les plans sauf dans tirant 85 % section
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Rotules par plastification dans les suspentes hautes
Charges permanentes
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Recalcul en l’état actuel

Recalcul avec rabotage de 17cm puis rechargement 11cm
Modélisation tridimensionnelle du tablier
Modélisation tridimensionnelle du tablier
Résultats des calculs
Avec les hypothèses prises en compte, l’ouvrage dans sa
configuration actuelle, sans renforcement des suspentes et
sans rabotage du renformis est apte à reprendre les
surcharges routières réglementaires du fascicule 61 et de
l’Eurocode 1, ainsi que le bus de 19T.
Les flèches données par le modèle sont cohérentes avec
celles mesurées lors des essais de chargement faits en
2009.
Il sera quand même prévu dans le projet de réparation de
soulager l’ouvrage en diminuant l’épaisseur actuelle du
complexe renformis étanchéité chaussée de 6cm soit une
diminution de charge d’environ 30T par travée
Projet et travaux
Travaux prévus
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
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Travaux pour permettre les mouvements
longitudinaux de l’ouvrage,
Les reprises de surface de béton et de réfection du
revêtement de peinture,
Des travaux de confortement sur la fondation de la
pile P2,
La reprise des superstructures, étanchéité, drainage,
chaussée.
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Décision de permettre à l’ouvrage de se dilater plus librement
par :

Décaissement sur culée avec création de murs garde-grève
décollés des abouts, permettant de mettre des joints de
chaussée et des dispositifs de visite et de drainage efficaces
sur culée,

Création de jeux entre tablier et culées sur parties en contact
ou liées,

Découpes sur murets caches en about des balanciers sur piles
P1,
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Culée C0
Après décaissement, mur B.A. à démolir beaucoup plus épais que
prévu, fractures sur hourdis, fissuration importante sur entretoise
d’about et balancier, blocage des poutres par le mur et des massifs
en béton sur lesquels elles ont été coulées.
Décision de réparer l’about du tablier, de réaliser par sécurité un
massif d’appui sous les abouts des poutres, supportant un appui
néoprène légèrement en contact, en cas de défaillance du balancier
et de réaliser le nouveau garde-grève tel que prévu initialement.
Décaissement et
démolition mur Culée C0
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Fissures sur
balancier
et entretoise
About de poutre
aval bloqué
Fractures sur
hourdis
Fractures sur nervure
Longitudinale centrale
Décollement du
Hourdis de
l’entretoise
d’about
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Principe de réparation :

Renforcement du hourdis par en-dessous avec contrehourdis connecté en micro-béton, mis en place par coulage
gravitaire dans forage traversant le hourdis,

Renforcement de la longrine d’about par épaississement en
B.A. de 35 cm coté garde-grèves,

Réalisation mur garde-grève avec becquet tel que prévu au
projet,

Appuis néopréne de sécurité,

Injection des fissures.
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Scellement d’armatures
de liaison sur longrine
d’about existante
Renforcement longrine
d’about et ferraillage
garde-grève
Modification du comportement longitudinal de l’ouvrage
Culée C3

Après décaissement, mur B.A. à démolir pour accéder à l’about de
l’ouvrage alors que d’après investigations de 2009, l’entretoise
d’about devait être au contact avec le remblai. About en bon état, la
fissuration c’est produite sur la culée.

Décision de ne renforcer que la longrine d’about par épaississement
en B.A. pour faciliter la mise en place du joint de chaussée, de
réaliser par sécurité, un massif d’appui sous les abouts des poutres,
sur lesquels pourrait être mis un appui néoprène, en cas de
défaillance ultérieure du balancier et de réaliser le nouveau gardegrève tel que prévu initialement.
Culée décaissée
mur démoli
Décaissement
Culée C0
Modification du comportement
longitudinal de l’ouvrage
Coulage semelle
du nouveau gardegrève
Ferraillage du nouveau
garde-grève
Coffrage voile garde-grève en
plaques béton préfabriquées
Intérieur culée
Balancier d’appui
libéré
Les travaux de reprises de béton et de réfection du
revêtement de peinture
Travaux travée par travée comprenant:

Confinement,

Décapage ou avivage de la peinture
par sablage,

Réparation du béton armé
(ragréage, pontage ou injection de
fissures),

Remise en peinture
Les travaux de reprises de béton et de réfection du
revêtement de peinture
Avant la remise en peinture il est procédé à un décapage total de la peinture
existante sur le dessus et les flancs des arcs. Sur les parties peintes
restantes, moins dégradées il est procédé à un simple avivage du revêtement
existant pour faciliter l’accroche des nouvelles couches.
Le système utilisé est un système 3 couches certifié ACQPA pour peinture sur
béton BV901V1 de Maestria.
Des convenances ont été réalisées pour le confinement, la préparation des
supports et la mise en peinture.
Suite à ces convenances il a fallu étancher le filet micromaille de confinement
par une application de colle blanche.
Le système de confinement était appuyé sur le sol pour la travée rive gauche.
Pour les autres travées il s’appuie sur l’ouvrage. Il a été vérifié que les efforts
amenées sur le tablier par ce système étaient inférieurs à ceux amenés par
les charges routières admises sur l’ouvrage.
Les contrôles en cours de travaux portent sur les préparations de surface,
l’épaisseur des différentes couches de peinture et l’aspect final.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Béton de l’embase de la pile dégradé.
Pas de plans précis et seule la partie supérieure de l’embase est visible.
Au projet il était prévu 2 solutions :
1 – Déplacement des enrochements de protection, construction d’un
batardeau en terre, démolition superficielle du béton (20 cm minimum)
sur toute la surface de l’embase puis après scellement d’armature,
réfection de la partie démolie et remise en place des enrochements de
protection.
2 – Après enlèvement des enrochements de protection existants,
réalisation d’une enceinte en palplanches foncées autour de l’embase
de la pile, comme il avait été fait sur P1, reprise du béton de surface
comme dans la solution précédente, puis recépage des palplanches au
niveau de l’embase.
Une reconnaissance des fondations était prévue au marché pour
permettre de choisir entre les deux solutions et d’adapter la solution
choisie à la configuration réelle de l’embase.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Résultats des reconnaissances sur 40 cm autour du fut : semelle en béton de
bonne qualité reposant sur des pieux béton, autour gros béton fracturé
reposant sur des enrochements bétonnés.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Décision de:

Réaliser un batardeau en terre,

Démolir la partie en gros béton,

Sceller des aciers de liaison,

Recouvrir la partie supérieure et les flancs de la semelle de 30
cm d’épaisseur de B.A.,avec un retour à l’horizontal de 1,40 m
sur les enrochements de fond puis remettre des enrochements
sur ce retour.
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Travaux de confortement de la fondation de la pile P2
Reprise des superstructures du tablier
L’épaisseur totale chaussée + renformis est d’environ 30 cm en milieu de
travée et 20 cm sur les appuis hormis vers C0 ou il n’y a pas de renformis.
L’étanchéité de l’ouvrage est défectueuse et le système d’évacuation des eaux
est en mauvais état et mal conçu. Il est prévu de les refaire et de décharger
l’ouvrage (environ 30 T par travée) en diminuant l’épaisseur du renformis.
Les travaux prévus sont :

Déposer les bordures de trottoir et raboter sur 17 cm d’épaisseur sur la
totalité de la chaussée hormis vers C0 ou l’épaisseur sera à adapter,

Réaliser un renformis en micro béton bitumineux de 2,5 cm d’épaisseur
moyenne sur lequel seront collées les feuilles d’étanchéité avant mise
en œuvre du béton bitumineux de chaussée,

De mettre en œuvre une étanchéité sur les trottoirs, de reposer les
bordures et de réaliser un revêtement en asphalte,

De supprimer certaines gargouilles et de refaire les restantes, en
augmentant leur diamètre, avec prolongateurs pour éviter les
écoulements sur les tirants.
Reprise des superstructures du tablier
Reprise des superstructures du tablier
Rabotage chaussée et renformis

Arrêt du travail de rabotage du
renformis après une passe sur la
moitié de la première travée car
très fortes vibrations de l’ouvrage
semblant dues au tressautement de
la raboteuse sur le tablier. Les
dents de la raboteuse prévue pour
raboter la chaussée étaient prévues
pour de l’enrobé.

Utilisation d’une raboteuse plus
lourde avec dent de rabotage pour
béton.

Diminution des vibrations qui
restaient cependant importantes.
Les précédentes n’ayant pas
causées de dommage à l’ouvrage le
travail est continué de cette façon.
Reprise des superstructures du tablier
Enlèvement des bordures

Bordures en pierres de Volvic
profondément encastrées dans le
renformis.

Elles se cassent quand on essaye de les
arracher à la pelle mécanique.
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Enlèvement par sciage horizontal à la base
des bordures et vertical à l’arrière.
Reprise des superstructures du tablier
Travaux d’étanchéité et chaussée

Renformis micro-béton bitumineux.

Étanchéité sur chaussées.

Étanchéité sur trottoirs.

Revêtement de chaussée.

Revêtement de trottoirs.
Reprise des superstructures du tablier
Travaux d’étanchéité et chaussée et trottoirs
Reprise des superstructures du tablier
Pose de joints de chaussée
Le montant des travaux prévus au marché était de 740 000 € TTC. Un
avenant de 85 000 € TTC a été nécessaire en raison des surcoûts dus
notamment aux travaux supplémentaires sur les abouts de l’ouvrage et au
sciage des bordures. Cela donne un coût total de réparation au m2 de 850€
Le pont Pakowski pourra bientôt fêter fièrement
son centenaire et ambitionner sereinement un
deuxième siècle de vie !
Cette affaire à nécessité l’intervention conjointe des trois Départements Laboratoires de la Direction
Territoriale Centre-Est du Cerema :
DL Clermont-Ferrand : Christophe Domas, Sébastien Joalhe, Bruno Boulet, Laurent Friteyre, Richard Vaissiere
DL Lyon : Didier Germain, Bernard Jacquier, David Tronchet, Pascal Taton, Serge Hamparian
DL Autun : Christophe Aubagnac, Jean-Luc Saussol
Merci pour
votre attention