En quoi consiste la mise en sécurité d’un tunnel canal ?De ce point de vue, un tunnel canal n’est pas très diffèrent d’un tunnel routier. Il est traversé par des bateaux de plaisance ainsi que par des péniches. Pour cette raison, toutes les questions concernant la sécurité des personnes (usagers et personnel de maintenance) sont similaires : de l’aide à la circulation (feux de navigation, éclairage), à la santé (ventilation hygiénique, capteurs de pol-lution), à la sécurité incendie (contrôle des fumées et évacuation des usagers).

Quelle est la spécificité du tunnel canal de Balesmes ?En France on dénombre onze tunnels canaux de ce type, qui font plus de un km. Il s’agit d’ouvrages anciens. Le tunnel de Balesmes a été construit en 1880, sa longueur est de 4820 mètres. Il se trouve sur le canal qui relie la Marne à la Saône. Ce canal constitue un lien navigable du nord vers le sud essentiel à l’industrie de la métallurgie, en permettant la tra-versée du socle du plateau de Langres.Pour ce genre d’ouvrages, il faut allier conservation du patrimoine et exi-gences techniques modernes. En effet, le respect du caractère historique de cet ouvrage passe par la prise en compte de la structure pendant la réalisa-tion des travaux de mise en sécurité. C’est pourquoi, la fixation de quatorze accélérateurs de flux à la voûte du tunnel a constitué une opération complexe à réaliser : la présence de vides au-dessus de la voûte et la ca-ractéristique vibratoire des machines ont nécessité des études spécifiques et des solutions adaptées.

Quelle était votre mission dans la mise en sécurité du tunnel canal de Balesmes ?L’équipement initial du tunnel se réduisait à son éclairage. Avec sa modernisation, on a visé un haut niveau d’installation pour l’exploitation et la sécurité de l’ouvrage : détection du passage des bateaux par capteurs laser, éclairage mobile accom-pagnant le bateau, ventilation hygiénique et de désenfumage par accélérateurs.Personnellement, j’ai eu en charge la maîtrise d’œuvre des équipements de sécurité tels que la ventilation et les capteurs de pollution. J’ai assuré le pilotage et le suivi du projet depuis les études d’AVP et PRO, pendant l’exécution des travaux jusqu’à la mise en service de l’ouvrage rénové fin 2014.

Est-ce que d’autres tunnels peuvent être concernés par une telle modernisation ?Le tunnel de Balesmes a été le «prototype» pour la mise en sécurité des tunnels canaux historiques. A la suite du sou-hait de «Voies Navigables des France» de rendre ses tunnels plus sûrs, nous avons tra-vaillé avec VNF et le CETU à la rédaction du fascicule des recommandations techniques (FRT) pour la sécurité des tunnels canaux.Actuellement, fort de cette expérience sur Balesmes, je suis chargé auprès de VNF des études préliminaires pour la mise en sécurité du tunnel canal de Mauvages, situé sur le canal de la Marne au Rhin Ouest, ouvrage achevé en 1846 et d’une longueur de presque 5 kilomètres.

Entretien avec Luca AGNESE setec tpi Mise en sécurité du tunnel canal de Balesmes

Portrait Focus

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avril 2016setec tpi

Parc des Princes à Paris

PATRIMOINELa prise de conscience de l’importance de l’entretien de nos infrastructures s’est beaucoup développée ces dernières années, et c’est tant mieux.Certains pays, notamment en Europe du Nord, ont une réelle culture de l’entretien de leurs infrastructures depuis longtemps. En France, nous progressons dans cette voie, pour plusieurs raisons. Tout d’abord parce que nos infrastructures, largement développées depuis le milieu du XXème siècle, commencent à vieillir. Ensuite, il est dans l’air du temps de se préoccuper de la valeur et de la préservation de notre patrimoine, au sens large du terme. Enfin, pour aborder ces sujets, nous disposons aujourd’hui de techniques nouvelles, de matériaux nouveaux, de méthodes d’investigation nouvelles, de logiciels de calcul sophistiqués, bref d’un arsenal de moyens qui n’étaient pas disponibles auparavant.setec tpi s’est intéressée à ce secteur d’activité dès le début de son émergence. C’est dans le domaine des structures que nous sommes beaucoup intervenus. Tout d’abord sur les structures précontraintes, que ce soit à cause des défauts de protection des câbles de précontrainte ou de la non prise en compte initiale des phénomènes de déformation différée du béton dans les structures hyperstatiques. Sur les structures métalliques également, et une de nos plus belles références dans ce domaine reste la rénovation de la charpente et de la verrière du Grand Palais à Paris. setec tpi est également intervenue largement dans le domaine de la rénovation des équipements, en particulier à l’occasion du programme de mise en sécurité des tunnels qui a fait suite à l’incendie du tunnel du Mont Blanc en 1999.Nous entrons maintenant dans l’ère de la conception durable, où la durée de vie totale de l’ouvrage doit être prise en compte. setec tpi, en collaboration étroite avec diades et le lerm, élabore progressivement sa réponse à cette problématique d’avenir.

k�Dossier RÉPARATIONS

À BASE DE FIBRE DE CARBONE

kChantier RAIL AUVERGNE

kActualités TOUR

DÉFENSE 2

k�Portrait LUCA AGNESE

tpi

Éditorial

Carnet de DesseinsA

vril

2016

La lettre d’information de setec tpi

Jean-Émile Croiset, Directeur Général setec tpi

Renforcement des voiles courbes par fibre de carbone

Avec ses 12,87 km entre l’Italie et la France, le tunnel routier du Fréjus est l’un des plus long d’Europe et revêt une importance stratégique. Depuis sa mise en service en 1980, le tunnel et son système de ventilation sont en permanence modifiés, sous le contrôle d’un comité de sécurité inter-gouvernemental, pour accroître le niveau de sécurité. Une trentaine d’années plus tard, poursuivant le même objectif, les maîtres d’ouvrage SFTRF (France) et SITAF (Italie) ont confié à setec tpi la maîtrise d’œuvre d’une opération visant à remplacer les équipements de ventilation. Gérer l’obsolescence, augmenter les performances d’exploitation et l’adapter aux futures conditions de trafic (passage en circulation unidirectionnelle suite à la construction d’un nouveau tube circulé) sont les trois principaux enjeux de cette opération. Dès l’avant-projet, nous nous sommes mobilisés pour apporter une réponse optimale. Nous avons tout d’abord exploré les limites techniques imposées par la géométrie et la structure de l’ouvrage existant afin de définir les performances maximales théoriques du futur système de ventilation. En parallèle, une réflexion menée en concertation avec le maître d’ouvrage sur ses Conditions Minimales d’Exploitation nous a conduit à revoir en profondeur les modes dégradés actuels

pour proposer une redondance à 100 % des équipements en cas de de défaillance. Enfin, nous avons réalisé une revue complète de l’état de l’art afin d’offrir une conception robuste et peu sujette à l’obsolescence sur le long terme.

La phase projet a été consacrée à l’optimisation des spécifications techniques et fonctionnelles de la ventilation. Grâce à notre logiciel de simulation numérique des fluides (Express’air), nous avons mis au point de nouveaux algorithmes de ventilation sanitaire garantissant une qualité d’air optimale tout en réduisant la consommation énergétique (mise à profit du courant d’air naturel, répartition intelligente des débits, optimisation des rendements …). Concernant le désenfumage, le même outil nous a permis de spécifier les fonctionnels adaptés à chacune des nouvelles configurations de l’ouvrage : exploitation unidirectionnelle et bidirectionnelle exceptionnelle.

Pour finir, la définition du phasage et la prise en compte des interfaces avec les opérations en cours ont été déterminants dans la constitution du dossier de consultation. Afin de garantir le maintien de l’exploitation pendant les travaux, setec tpi a établi dans le détail chaque étape de l’organisation liée au remplacement de la ventilation. En outre, le découpage en tranches du marché et la production d’un livret des interfaces permettent de prévenir au maximum les risques liés à la co-activité et à l’évolution permanente de l’ouvrage.

Après la sélection des candidats et la réalisation des études d’exécution en 2016, les travaux pourront débuter sereinement courant 2017.

Ventilateurs de l’usine A située côté France

Remplacement de la ventilation du tunnel du Fréjus : une opération à enjeux multiples

Tunnel canal de Balesmes après travaux

Démontage d’un ventilateur de l’usine souterraine

Des travaux dans un environnement contraint

Le Plan Rail Auvergne (PRA) est un protocole contractualisé entre l’Etat, le Conseil Régional d’Auvergne et Réseau Ferré de France (RFF). Son objectif, pour chacune des lignes concernées, est de garantir la pérennité des structures et la sécurité des usagers de la ligne. Dans ce contexte, 14 tunnels à voie unique, en maçonnerie ou non revêtus, répartis sur 3 lignes (Lamativie-Viescamp-sous-Jallès, Lavaufranche-Saint-Germain des Fossés, Le Puy en Velay-Firminy) ont été renforcés. L’enjeu majeur de ces travaux fut de respecter les délais imposés par la fermeture de la ligne et ce, dans un environnement contraint par la forte coactivité liée à l’ensemble des travaux de rénovation.

Des désordres variés

Construits à la fin du XIXème siècle, les tunnels à rénover étaient affectés de différentes pathologies selon le type de structure :• Alvéolisation de briques utilisées pour la voûte de certains

tunnels. • Ecaillage de moellons sous l’effet de l’altération par l’eau. • Déjointoiement de la maçonnerie. • Altération du rocher dans les tunnels non revêtus. • Venues d’eau ponctuelles. • Vides derrière les maçonneries. • Chutes de réparations anciennes devenues instables au fil

du temps.

Ces désordres ont nécessité la mise en œuvre d’un catalogue de solutions de réparation alliant les us et coutumes de la SNCF à l’expertise de setec tpi dans la rénovation d’ouvrages. Lors de visites de nuit, un diagnostic ainsi qu’un zonage des réparations à effectuer furent établis en collaboration avec diades sur l’ensemble des tunnels. Les zones à renforcer furent recouvertes d’une coque en béton projeté d’épaisseur variable selon le type de tunnel (maçonné ou au rocher), boulonnée au terrain et munie de forages de captages et de bandes drainantes afin d’éviter toute mise en surpression. Préalablement à la réalisation de cette coque, les éventuels vides derrière la maçonnerie furent comblés par des injections de collage. En fonction de l’extension transversale des dégradations, la coque règne uniquement en voûte, ou en voûte et en piédroit. Localement, des opérations de rescindement (dans le cas de la maçonnerie) et de déroctage (dans le cas du rocher nu) furent nécessaires afin que le chemisage en béton projeté n’engage pas le gabarit des trains.

La difficulté majeure du chantier résida dans le respect impératif du délai imposé par la durée de coupure de la voie. En effet, pour la majorité des tunnels, les travaux ont été menés depuis des trains travaux dont l’utilisation nécessitait une coordination parfaite avec les autres lots (ouvrages d’art, ouvrages en terre, voies) qui empruntaient également la voie. Toutefois, grâce à une collaboration étroite entre la maîtrise d’œuvre d’exécution et les entreprises, les travaux ont été réalisés dans les délais impartis.

Coque drainante avant bétonnage 2ème phase

pour Bouygues TPRF sur trois projets de renforcement d’ouvrage qui utilisaient de manière différente les fibres de carbone : le barrage du Chambon, le pont de Brotonne et le Parc des Princes. Trois ouvrages emblématiques du génie civil français, dont les pathologies respectives nécessitaient une intervention rapide.

Dans le cas du barrage du Chambon, barrage poids en béton cyclopéen construit en 1935, un maillage de 6 km de bandes de carbone a été utilisé pour former un filet sur le parement amont du barrage, cloué par des câbles de précontrainte traversant amont/aval. Les objectifs étaient de préserver le monolithisme de l’ouvrage en cas de séisme et d’éviter la projection de blocs de béton ainsi que la rupture de l’étanchéité. Les bandes ont été dimensionnées par un calcul en grands déplacements et leur capacité résistante a été vérifiée par des essais à rupture sur le chantier.

Au pont de Brotonne, ouvrage haubané de 320 mètres de portée construit en 1977, il s’agissait de ceinturer par des bandes de matériaux composites les fûts des deux piles principales sur lesquelles d’importantes

fissures verticales dues au gradient thermique avaient été observées. Utilisées ici de manière plus classique, les fibres de carbone collées au béton ont servi à compenser un déficit d’armatures passives horizontales et ont permis de restaurer le monolithisme des fûts de pile pour se prémunir des risques de flambement des parois.

Quant au Parc des Princes, stade de football construit en 1972 et bien connu des parisiens, il a fait l’objet d’une réparation d’urgence durant l’intersaison 2014-2015. Les bandes de tissu composite ont été utilisées pour réhabiliter 10 des voiles courbes qui forment l’enveloppe extérieure de la partie haute des gradins et compenser un déficit éventuel des suspentes précontraintes.

Le travail de bureau d’études d’exécution diffère sensiblement de celui du maître d’œuvre : il permet d’être au contact des travaux et demande de s’adapter en temps réel aux imprévus du chantier et de participer aux méthodes d’exécution.Les projets de réhabilitation constituent une part

importante de l’activité de setec tpi et demandent souvent autant d’ingéniosité que la conception d’un ouvrage neuf.

Parmi les techniques spécifiques de réparation, les bandes de matériaux composites constituées de tissu en fibre de carbone et de résine sont fréquemment utilisées. Elles sont en effet faciles à mettre en œuvre et possèdent des propriétés mécaniques intéressantes qui peuvent compenser un manque d’acier passif, en flexion ou en cisaillement, ou assurer un confinement. Souple et léger, le tissu de carbone s’adapte aux géométries diverses des pièces à renforcer ; il est ensuite rigidifié par marouflage de résine.

Parmi les projets récents de réparation ou de renforcement pour lesquels setec tpi a préconisé, en tant que maître d’œuvre, l’utilisation de fibre de carbone, nous pouvons citer : le pont de Saint-Nazaire, la piscine du Forum des Halles, ou encore le stade de Limoges.

En tant que bureau d’études d’exécution, nous avons eu ces trois dernières années l’opportunité de travailler

avril 2016setec tpi

avril 2016setec tpi

Rail Auvergne j Le Tribunal de Grande

Instance de Paris prend de l’allureAprès 11 mois de travaux et une vitesse moyenne de montée de 20 cm/h, les coffrages glissants du Tribunal de Grande Instance de Paris achèvent leur course. Au total, il aura fallu 11 500 m3 de béton pour hisser le coffrage du noyau le plus haut à 180 NVP. Avec une dizaine de niveaux de décalage par rap-port aux noyaux, le cycle poteau-plan-cher arrive au niveau 25 à la cadence d’un niveau tous les quatre jours. La fin du gros-œuvre est prévue pour juillet 2016 avec une livraison programmée en juin 2017.

j Gare de Bordeaux Rénovation de la Grande Halle Voyageur

Il aura fallu un an pour monter 2500 tonnes d’échafaudages au-dessus des quais de la Grande Halle Voyageurs pour permettre sa rénovation sans affecter l’exploitation ferroviaire. La structure métallique sera réparée après un décapage des peintures à forte teneur en plomb. La couverture de zinc et de verre, dont les joints sont amiantés, va être remplacée pour retrouver son éclat d’origine. La mission de maîtrise d’œuvre est assurée par setec tpi (mandataire) et setec ferroviaire.

j La Tour Défense 2

La tour Défense 2 a reçu fin 2015 le prix «Construire Acier» dans la caté-gorie «Travailler».Le choix de l’acier pour les façades porteuses et de poutrelles alvéolaires pour les planchers a permis un gain de près de 30 000 tonnes et une économie de fondations.

j Clavage du troisième pont sur le Bosphore

Le clavage du troisième pont sur le Bosphore a eu lieu le 15 mars 2016. Record du monde des ponts hauba-née et suspendus, il marque une étape importante dans la conception des très grands ouvrages d’art.

Réparations à base de fibre de carbone

Robot à béton projeté

Échafaudage vertical au droit d’une pile du pont de Brotonne pour mise en place des ceintures de carbone

Vue du parement amont du barrage du Chambon lors de la mise en place du maillage carbone

Pont de Saint-Nazaire

Réalésage du tunnel

Dossier Chantier Actualités