Mémoire mur de soutènement préfabriquées

Projet de Fin d’Etudes Mémoire LGV Est Européenne 2ème Phase : Baudrecourt-Vendenheim Aménagement du Raccordement de Vendenheim Etude des méthodes de réalisation et de pose d’un mur préfabriqué pendant la coupure des voies ferroviaires

Emplacement du futur mur M4

Auteur : Elodie GENTNER Elève-ingénieur de 5ème année, INSA Strasbourg, Spécialité Génie Civil Tuteur Entreprise : Marc EBELIN Ingénieur travaux, GTM Alsace Tuteur INSA Strasbourg : Claude SCHAEFFER Professeur à l’INSA de Strasbourg Juin 2013

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Remerciements Avant d’ouvrir ce rapport, je tiens tout d’abord à remercier le directeur de l’agence M.LEBERT et le directeur des travaux M. WAGNER, qui m’ont permis d’effectuer un stage dans l’entreprise GTM Alsace sur le chantier du Raccordement de Vendenheim. Ensuite, je tiens particulièrement à remercier l’ingénieur travaux M. EBELIN, le chef de chantier M. KACAN et l’assistant conducteur travaux M. MEYER pour m’avoir intégré dans l’ensemble des travaux. De plus, je les remercie également pour leur aide apporté dans la réalisation de mon Projet de Fin d’Etude tout en me laissant une grande autonomie et en prenant note de mes opinions. Ensuite, je souhaite particulièrement remercier le bureau méthode interne de GTM Alsace composé de M. HEL et M. ZIMMERMANN qui ont su me remettre en question de nombreuses fois. Ces remises en questions m’ont permis de découvrir de nouvelles facettes du projet qui jusqu’alors étaient inexplorées. Enfin, je tiens à remercier également les compagnons présents sur le chantier pour leur sympathie et leurs conseils tout au long de mon stage.

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Résumé Le chantier du Raccordement de Vendenheim est l’un des derniers chantiers réalisés dans le cadre de la LGV Est Européenne 2ème phase Baudrecourt – Vendenheim. Le Raccordement de Vendenheim a pour but de modifier le sens de circulation des trains. Le sens de circulation des trains passe de la droite (en Alsace) à gauche (dans le reste de la France). Un saut de mouton et un remblaiement adéquat sont créés, composé de 4 ponts et de 6 murs de soutènement pour atteindre l’objectif du chantier. Le Projet de Fin d’Etude consiste à l’étude des méthodes de réalisation et de pose d’un mur préfabriqué M4 pendant la coupure des voies ferroviaires de juillet 2013. Le mur M4 est composé d’élément préfabriqué pour former un mur de 214,25ml. Le délai de pose du mur de soutènement est concentré en 1 semaine. En plus de cette problématique de délais, des contraintes techniques et financières s’ajoutent tels que les accès du chantier, la coactivité, …Le PFE a pour objectif d’optimiser l’ensemble des travaux de pose du mur M4 selon 4 facteurs : le coût, le délai, la qualité et la sécurité. Pour répondre à l’objectif fixé du PFE, une présentation plus détaillée du projet est nécessaire pour comprendre le contexte administratif et structurel de l’étude à accomplir. Dans un deuxième temps sont développées les différentes études de méthodes menées durant le PFE et les essais correspondants pour permettre le choix de la solution optimale.

Mots clés : Préfabrication – Organisation – Méthodes – Contraintes techniques

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Abstract The construction site of Vendenheim’s link is one of the last construction sites performed as part of the LGV European East 2nd stage from Baudrecourt to Vendenheim. The aim of the Vendenheim’s link is to change the flow direction of trains. In France, trains are travelling on the left rail, but in Alsace, trains are travelling at the opposite rail. A grade separation and an infilling work are created which are composed of 4 bridges and 6 retaining walls to reach the construction sites goal. The studies project is the study of the methods to realize and to put a prefabricated retaining wall, the M4, when the train running is stopped during July of 2013. The wall M4 has a length of 214,25ml and is composed of prefabricated elements. To put the M4, 1 week time limit is imposed. In addition of this timeframe, technical constraints are added as sites access, risks linked to concurrent activities, … The aim of the PFE is to optimize all the works to put the M4 according 4 factors : the cost, the timeframe, the quality and the safety. To achieve the objective set by the PFE, a detailed presentation of the project is needed to understand the administrative context of this study. The second step is developing several studies and tests performed during the project to allow to choose the best solution.

Key words : Prefabrication – Organization – Methods – Technical constraints

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Table des matières Remerciements ............................................................................................................................................. 3 Résumé .......................................................................................................................................................... 4 Abstract ......................................................................................................................................................... 5 Avant-propos ................................................................................................................................................. 8 1

Introduction ......................................................................................................................................... 10

2

Présentation de l’entreprise ................................................................................................................ 12

3

2.1

Le groupe Vinci ............................................................................................................................ 12

2.2

L’entreprise : GTM Alsace............................................................................................................ 12

2.3

Historique .................................................................................................................................... 12

2.4

Organisation ................................................................................................................................ 13

Présentation du projet ........................................................................................................................ 15 3.1

3.1.1

La LGV Est 2ème phase .......................................................................................................... 15

3.1.2

Description générale ........................................................................................................... 15

3.1.3

Localisation du chantier ...................................................................................................... 17

3.1.4

Enjeux du chantier ............................................................................................................... 18

3.1.5

Intervenants du chantier ..................................................................................................... 18

3.1.6

Le marché ............................................................................................................................ 19

3.2

4

Le Raccordement de Vendenheim .............................................................................................. 15

Sujet d’étude du PFE ................................................................................................................... 20

3.2.1

Objectifs et enjeux de l’étude ............................................................................................. 20

3.2.2

Sujet du PFE ......................................................................................................................... 21

Le mur de soutènement M4 ................................................................................................................ 23 4.1

Présentation des travaux à réaliser ............................................................................................. 23

4.1.1

Description des travaux à réaliser ....................................................................................... 23

4.1.2

Quelques chiffres................................................................................................................. 23

4.1.3

Problématiques des travaux ................................................................................................ 23

4.2

Géométrie du mur M4................................................................................................................. 24

4.2.1

Description du mur M4 selon le DCE ................................................................................... 24

4.2.2

Analyse du DCE .................................................................................................................... 25

4.3

Solutions géométriques envisagées ............................................................................................ 27

4.3.1

Géométrie 1 : Semelle et voile séparées et préfabriquées ................................................. 27

4.3.2

Géométrie 2 : Semelle préfabriquée et voile coulée en place ............................................ 30

6

4.3.3

Géométrie 3 : Voile préfabriquée et semelle coulée en place ............................................ 33

4.3.4

Géométrie 4 : Mur préfabriqué complétement .................................................................. 34

4.3.5

Synthèse de la géométrie .................................................................................................... 35

4.3.6

Récapitulatif des solutions envisagées ................................................................................ 36

4.4

4.4.1

Planification de production des éléments........................................................................... 38

4.4.2

Méthode de production du M4 ........................................................................................... 40

4.5

6

7

8

Transport des éléments préfabriqués ......................................................................................... 41

4.5.1

Réglementation du transport .............................................................................................. 41

4.5.2

Solutions possibles .............................................................................................................. 43

4.6

5

Préfabrication du mur M4 chez le préfabricant .......................................................................... 37

Pose des murs préfabriqués ........................................................................................................ 45

4.6.1

Planning général de l’ensemble des travaux pendant la coupure ferroviaire .................... 45

4.6.2

Problématiques d’avant travaux ......................................................................................... 47

4.6.3

La pose des éléments .......................................................................................................... 49

4.6.4

Les moyens humains ........................................................................................................... 51

Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 ............................................................................... 54 5.1

Description du M5 ....................................................................................................................... 54

5.2

Solution utilisée pour la pose du M5........................................................................................... 54

5.3

Retour d’expérience de l’opération ............................................................................................ 56

Synthèse de l’étude du mur M4 .......................................................................................................... 63 6.1

Les méthodes utilisées ................................................................................................................ 63

6.2

Le rendement de travail .............................................................................................................. 65

Roue Orchestra .................................................................................................................................... 67 7.1

Lancement du chantier................................................................................................................ 67

7.2

Etude d’ordonnancement ........................................................................................................... 68

7.3

Dossier d’exécution et de suivi .................................................................................................... 69

Conclusion ........................................................................................................................................... 71

Glossaire ...................................................................................................................................................... 72 Annexes ....................................................................................................................................................... 73

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Avant-propos Les travaux de Génie Civil regroupent de nombreux types de construction qui se répartissent généralement dans les 5 domaines d’intervention suivants : les structures, la géotechnique, l’hydraulique, le transport et l’environnement. Dans ces travaux, les ingénieurs s’occupent de la conception, de la réalisation, de l’exploitation et de la réhabilitation de l’ouvrage. Le chantier du Raccordement de Vendenheim qui est étudié dans ce présent rapport s’insère dans des travaux liés aux transports et à de la structure. Ce chantier rassemble à lui seul 4 ponts dont 3 tabliers mixtes et 1 bow-string. Mais également 6 murs de soutènement dont 4 murs composés d’écailles et de tirants en Terre-Armé et 2 murs de soutènement préfabriqués. Le chantier du Raccordement de Vendenheim a de nombreuses contraintes spécifiques, notamment par rapport à la circulation ferroviaire qui traverse le chantier dans sa longueur. Mais également des contraintes de délais avec les nombreux Délais Partiels imposés, des contraintes techniques et financières, … L’objectif de ce stage est de planifier l’ensemble des travaux à réaliser effectué par GTM Alsace, VCT et MTHA pendant la coupure des voies SNCF du 8 juillet 2013 au 4 août 2013 inclus pour permettre la pose d’un mur de soutènement préfabriqué de 214,25 ml. Dans ce rapport seul les travaux effectuée par GTM Alsace est détaillée.

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1.

Introduction

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1. Introduction

1 Introduction Au cours de la troisième et dernière année d’ingénieure à l’INSA de Strasbourg, un Projet de Fin d’Etude conclut cette formation ô combien enrichissante. Ce PFE a pour but l’étude d’un sujet bien définis. Par conséquent il m’est demandé et mettre en œuvre mes qualités d’adaptations, d’analyse, de créativité, d’autonomie et de rigueur pour atteindre l’objectif fixé au départ, c’est-à-dire répondre au problème donné. Ce Projet de Fin d’Etude qui se passe en général au sein d’une entreprise est effectué pour ma part dans l’entreprise GTM Alsace, filiale de Vinci Construction France. Ce projet qui a une durée de 23 semaines, du 7 janvier 2013 au 14 juin 2013 a été réalisé sur le chantier du Raccordement de Vendenheim. Le sujet du PFE correspond à la planification de l’ensemble des travaux effectués pendant la coupure de 4 semaines des voies ferroviaires. Ces travaux regroupent de nombreux intervenants : GTM Alsace, Vinci Construction Terrassement et Muller Travaux Hydrauliques pour permettre la pose d’un mur de soutènement composé d’éléments préfabriqués, les travaux de terrassement et la mise en place d’un dispositif de drainage des eaux pluviales. Comme de très nombreux travaux, ils s’insèrent dans un environnement définis qui induit des contraintes spécifiques au chantier. Le PFE a pour but l’étude de l’ensemble de ces contraintes et de trouver des solutions économiquement et techniquement faisable pour la réalisation des travaux dans le temps imparti tout en garantissant la sécurité de l’ensemble des compagnons sur le site. Des travaux qui réunissent de nombreux intervenants dans un délai court nécessitent une planification très précise pour optimiser le temps. De plus, une synergie entre les différents intervenants est indispensable pour atteindre l’objectif qui est la réalisation de l’ensemble des travaux pendant les 4 semaines prévues. Dans un premier temps, ce Projet de Fin d’Etude débute par la détermination de l’ensemble des contraintes du projet. Puis dans un second temps, des solutions doivent être envisagées avec les différents intervenants, mais également avec les sous-traitants de chaque entreprise concernée. Enfin, une planification précise des tâches doit être mise en place qui spécifie les moyens humains et matériels à mettre en œuvre pour respecter le délai imparti, mais aussi les travaux préparatoires à réaliser préalablement de la coupure des voies ferroviaires. Dans ce cadre, le rapport du PFE s’articule autour de 4 axes principaux. Dans un premier temps, l’entreprise GTM Alsace et son organisation est présentée. Dans un second temps, le chantier sur lequel j’effectue mon PFE est détaillée et notamment le sujet d’étude que je réalise dans le cadre du PFE. Ensuite, les techniques envisagées selon les contraintes sont exposées et comparées d’un point de vue technique mais aussi financier. Enfin, la solution finale retenue pour répondre à l’ensemble des travaux à accomplir est présentée. En annexe, des plans complètent ce présent rapport.

Les termes suivis par un astérisque font l’objet d’une définition dans le glossaire

10

2.

Présentation de l’entreprise

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2. Présentation de l’entreprise

2 Présentation de l’entreprise 2.1 Le groupe Vinci GTM est une des nombreuses filiales du groupe Vinci, premier groupe mondial de concessions et de constructions. L’organisation de Vinci s’organise de la façon suivante :

Figure 2.1 – Logo Vinci Construction France

VINCI

CONTRACTING

CONCESSIONS

Vinci Autoroutes

Energies

Vinci Concessions

Eurovia

Vinci Construction

Figure 2.2 – Organisation de Vinci

2.2 L’entreprise : GTM Alsace L’entreprise GTM Alsace est une filiale de Vinci Construction France. Elle effectue des travaux de Génie Civil en Alsace majoritairement, mais également quelques travaux dans les Vosges, et en Moselle. Elle se situe à Mundolsheim, 4 rue de l’Industrie, au Nord de Strasbourg. Nous reconnaissons facilement GTM Alsace à l’aide du logo, souvent accompagné du logo de Vinci Construction France.

Figure 2.3 – Logo GTM

2.3 Historique En 1891, la société des Grands Travaux de Marseille (GTM) a été créée pour construire un réseau moderne d’égouts suite à une épidémie de choléra. Le développement de l’entreprise est rapide dès le début du 20èle siècle, notamment en exportant son savoir-faire dans les pays d’Afrique du Nord. Après plusieurs fusions avec d’autres sociétés, en 1997, GTM devient un groupe qui exerce ses activités dans le monde entier dans 4 domaines : les concessions, la route, l’ingénierie et l’immobilier. En 2000, Vinci fusionne avec le groupe GTM et donne naissance au numéro 1 mondial de la Construction et des Services Associés accompagné de Dumez, Sogea, Campenon Bernard et Freyssinet. Le groupe GTM devient GTM Construction. L’agence GTM Alsace basée à Mundolsheim a été créée le 1er septembre 1998 par M. Elbel, actuel Directeur Délégué Est. GTM Alsace est une filiale du groupement qui est spécialisée dans les travaux de Génie Civil et plus particulièrement à la réalisation de ponts.

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2. Présentation de l’entreprise

2.4 Organisation GTM Alsace est une entité autonome du point de vue organisationnelle. Pour cette raison, elle comporte plusieurs services. Tout d’abord le service travaux. Nous y retrouvons actuellement, un directeur de travaux, 2 conducteurs de travaux, 4 chefs de chantier qui forment alors 4 équipes de travail, et enfin une vingtaine d’ouvriers. En parallèle, se trouve également un homme méthode qui aide de façon ponctuel les conducteurs de travaux et répond aux appels d’offre avec l’aide d’un ingénieur méthode. De plus, nous trouvons également un service de comptabilité et gestion de la société, composé d’un directeur de gestion et de 2 personnes s’occupant de la comptabilité de GTM Alsace. Enfin GTM Alsace est dirigé par le directeur de l’agence. La hiérarchisation de GTM Alsace est sous forme d’une triangulation, notamment dans le service des travaux. Cette hiérarchisation permet de contrôler facilement l’ensemble des processus par le directeur des travaux notamment. De plus, lors de pic d’activité sur le chantier, le conducteur de travaux par l’intermédiaire du directeur des travaux peut augmenter le nombre d’effectif sur le chantier à l’aide d’intérimaires. A nouveau cette hiérarchisation facilite la gestion du chantier, car une seule personne, le directeur des travaux est en liaison avec les agences d’intérim et avec les conducteurs de travaux. Les chantiers de GTM Alsace sont organisés selon le diagramme suivant : Directeur Déléguée

Coordonnateur SQE

Directeur

Animateur SQE Contrôle externe Romain BOUIX

Directeur de Travaux

Conducteur de Travaux

Chef de Chantier Contrôle interne

Figure 2.4 – Organisation interne de GTM Alsace

Cette organisation est très hiérarchisée. Le rang « n » doit se référer à son « n+1 ». Ce système permet de limiter les responsabilités de chacun à son rôle qui lui est donné.

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3.

Présentation du projet

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3. Présentation du projet

3 Présentation du projet 3.1 Le Raccordement de Vendenheim 3.1.1 La LGV Est 2ème phase Le présent projet s’inscrit dans le cadre de la construction de la 2ème phase de la LGV Est Européenne qui relie Baudrecourt à Vendenheim. Il a pour but la réalisation du raccordement terminal de la ligne nouvelle sur les voies ferrées du réseau classique existant en gare de Vendenheim, située à 10 km environ au nord de la gare de Strasbourg-Ville. Les objectifs principaux de l’investissement sont de : - Réaliser et mettre en service le raccordement de la ligne nouvelle sur le réseau classique, en corrélation avec la mise en service du nouveau poste d’aiguillage informatisé de Vendenheim prévue en août 2013 et les aménagements de capacité du tronçon de la ligne de Vendenheim à Strasbourg-Ville. - Assurer la cohérence et la compatibilité totale des aménagements réalisés avec ceux réalisés sur le tronçon H de la LGV EE, notamment au droit des interfaces relevant tant du génie civil que des équipements ferroviaires. - Assurer la cohérence et la compatibilité totale des aménagements réalisés avec la situation cible à terme prévue par l’étude des conditions du développement du trafic ferroviaire menée en Alsace par RFF et notamment son volet « capacité ». - Maintenir la vitesse «fond de ligne » actuelle de la ligne de Vendenheim à Wissembourg au droit de la bifurcation LGV EE

3.1.2 Description générale Le chantier du Raccordement de Vendenheim s’inscrit dans la continuité des travaux pour la construction de la LGV Est Européenne (Ligne à Grande Vitesse). Ce chantier constitue le dernier tronçon à Grande Vitesse. Comme son nom l’indique, il relie le réseau à Grande Vitesse avec le réseau ferré classique rénové où le TER circule. A cet effet, la Ligne à Grande Vitesse rejoint la ligne TER StrasbourgWissembourg. De plus, à ce même endroit le sens de circulation des trains est inversé. En Alsace, les trains circulent à droite, alors que partout ailleurs en France, les trains circulent à gauche. Pour cette raison et afin de rétablir le sens de circulation en Alsace, un saut de mouton est nécessaire. Ce saut de mouton est composé de 3 tabliers mixtes et de 1 bow-string. De plus, pour atteindre l’altitude des tabliers de pont, des remblais retenus à l’aide de 6 murs de soutènement sont en construction sur le chantier du raccordement de Vendenheim. 4 murs en Terre-Armée et 2 murs en éléments préfabriqués composent ces murs de soutènement. L’ensemble des ouvrages à construire doit permettre de raccorder les voies RACC V1 et RACC V2 issues de la LGV EE au réseau existant avant l’arrivée en gare de Vendenheim.

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3.1.2.1 Situation avant travaux Pour déterminer l’ampleur des travaux à réaliser, les caractéristiques des voies existantes avant les travaux sont nécessaires. Les voies 1 et 2 de la ligne 070000 sont classées en groupe UIC 3 en provenance de Paris jusqu’au droit de la gare de Vendenheim. La ligne Vendenheim-Wissembourg (L146000) est une ligne à 2 voies orientées avec circulation à droite. Les voies 1 et 2 de la ligne 146000 sont classées en groupe UIC 7AV. La vitesse maximale autorisée sur cette partie de ligne 146 000 est de 100 km/h de l’origine au pk 0.509 pour la V1 et au pk 0.337 pour la V2 puis de 140 km/h. Les voies 1 et 2 sont parallèles à celle de la ligne 070 000, puis s’écartent vers l’est à partir du pk 1.400 à la faveur d’une courbe de rayon 826 m. La plateforme de la ligne 146 000 est en remblai d’une hauteur de 5m au niveau des quais de la gare de Vendenheim et diminue progressivement en allant vers Wissembourg pour se terminer par un profil rasant au niveau du pont route de la RD n°263 au pk 1.963.

3.1.2.2 Situation après travaux Seule la ligne 146000 est concernée par les travaux, la ligne 070000 n’étant impactée que par des ralentissements. Les 4 tabliers portent la voie RACC V2 de la LGV EE à partir du Pk 405+348 et jusqu’au Pk 405+659 : Les murs de soutènement sont repérés par : - Mur M1 qui porte la voie 2 de la ligne L146000 - Mur M2 qui porte la voie Racc 2 de la LGV EE - Mur M3 qui porte la voie 2 de la ligne L146000 - Mur M4 qui porte la voie Racc 2 de la LGV EE - Mur M5 qui porte la voie Racc 2 de la LGV EE - Mur M6 qui porte la voie 2 de la ligne L146000 La vitesse sur les voies 1 et 2 du futur raccordement est de 160 km/h. Les plans d’ensemble (planche 1 et planche 2) DCE_IGOA_VENDENHEIM_ENS_0 reprennent ces dispositions, voir les annexes.

3.1.2.3 Ouvrages à construire La structure du franchissement aussi appelé saut de mouton se décompose en 4 tabliers mécaniquement distincts : - Tablier 1 : Bipoutre mixte avec des portées à l’axe de : 48,305 m + 48,305 m ; - Tablier 2 : Bow-string avec une portée à l’axe de : 83,000 m ; - Tablier 3 : Bipoutre mixte avec des portées à l’axe de : 43,500 m + 43,500 m ; - Tablier 4 : Bipoutre mixte avec une portée à l’axe : 35,800 m. Selon le type d’appui demandé par la SNCF, la construction des appuis diverge pour permettre le mouvement du tablier selon le plan ci-dessous.

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Figure 3.1 – Schéma fonctionnel des franchissements

Les murs de soutènement ont les caractéristiques suivantes : - Mur M1 : Terre-Armée de 254 ml - Mur M2 : Terre-Armée de 246 ml - Mur M3 : Terre-Armée de 108ml - Mur M4 : Eléments préfabriqués de 214 ml - Mur M4 : Eléments préfabriqués de 40 ml - Mur M6 : Terre-Armée de 30 ml Ces ouvrages d’art s’accompagnent de la construction de superstructures. Des travaux préparatoires sont nécessaires pour leurs constructions.

3.1.3 Localisation du chantier Le raccordement de Vendenheim se situe à la sortie de Vendenheim en direction de Brumath (67).

Chantier du Raccordement de Vendenheim

Figure 3.2 – Localisation du chantier en Alsace

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3. Présentation du projet Le chantier du raccordement de Vendenheim se situe à la suite du lot LGV EE lot 49. Le raccordement de Vendenheim constitue le dernier chantier qui compose la ligne LGV EE 2ème phase reliant Baudrecourt à Strasbourg.

3.1.4 Enjeux du chantierLGV EE - Lot 49

Raccordement de Vendenheim

ème

Figure 3.3 – Localisation du chantier le long de la ligne LGV EE 2

phase

3.1.5 Intervenants du chantier Le raccordement de Vendenheim est un chantier qui nécessite de nombreux acteurs, qui sont : - Le maître d’ouvrage : Réseau Ferré de France (RFF) - La maîtrise d’Ouvrage déléguée : SNCF Direction Alsace – délégation infrastructure : Pôle MOM - La maîtrise d’œuvre : SNCF – Groupe projet - Le coordinateur SPS : SNCF – Direction Régionale Infrastructure L’appel d’offre de ce chantier a été répondu en tant que groupement, un entreprise mandataire est présente sur le chantier. Cette entreprise fait l’interface entre le client et les autres entreprises du groupement. De plus, les entreprises composant le groupement sont des cotraitants. - L’entreprise mandataire : GTM Alsace - Travaux de Génie Civil : GTM Alsace - Charpente métallique : Berthold - Terrassement : Vinci Construction Terrassement (VCT) - Travaux hydrauliques : Muller Travaux Hydrauliques (MTHA)

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Figure 3.4 – Organigramme des travaux du Raccordement de Vendenheim

3.1.6 Le marché Les entreprises ayant répondu à l’appel d’offre forment un groupement solidaire. Le groupement solidaire a des effets sur le projet au niveau financier. En cas de groupement solidaire, l’acte d’engagement est un document unique qui indique le montant total du marché et qui précise l’ensemble des prestations que les membres du groupement s’engagent solidairement à réaliser. Par conséquent, en cas de faillite de l’une des entreprises qui composent le groupement, les conséquences financières retombent sur les autres entreprises qui composent le groupement. Enfin, pour coordonner les prestations des membres du groupement et vis-à-vis du pouvoir adjudicateur*, l’un des opérateurs économiques qui compose le groupement est désigné mandataire. Dans le cadre du chantier de Raccordement de Vendenheim, le mandataire est GTM Alsace.

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3.2 Sujet d’étude du PFE Le sujet du Projet de Fin d’Etude est l’étude de l’ensemble des travaux pour la pose du mur de soutènement M4 et l’abaissement de la plateforme ferroviaire V2/146, voir plan d’ensemble du DCE en annexe. Ces travaux seront effectués pendant la coupure des voies ferroviaire de 4 semaines du 8 juillet 2013 au 4 août 2013. Cette étude comprend la planification de l’ensemble des travaux qui s’y rattache et de déterminer ou concevoir les outils nécessaires pour la pose des éléments préfabriqués.

3.2.1 Objectifs et enjeux de l’étude La pose du mur de soutènement M4 et l’abaissement de la plateforme ferroviaire V2/146 constitue un chantier dans le chantier. L’ensemble des travaux nécessite l’intervention de plusieurs entreprises : - Travaux Génie Civil : GTM Alsace - Terrassement : VCT - Travaux hydrauliques : MTHA De plus, en raison des tâches à réaliser, des sous-traitants sont également présents pendant la période de travail des 4 semaines. Enfin, la RFF et la SNCF ont mis en place des délais partiels qui concerne le mur de soutènement M4 : - DP 5 : La fin de préfabrication des éléments composants le mur de soutènement M4 doit être réalisé pour la date du 07/06/2013. En cas de retard, si la préfabrication du mur M4 n’est pas terminé dans le délai contractuel, il est appliqué à l’entrepreneur, d’office et sans mise en demeure préalable, une pénalité de 5000 €/jour calendaire de retard, dès le premier jour de retard, d’après le Cahier des Prescriptions Spéciales. -

DP 7 : Les travaux d’abaissement de la plateforme V1 L 146000 et la pose du mur M4 doivent être réalisés pour la date du 05/08/2013. De la même façon, si les travaux d’abaissement de la plateforme V1 L 146000 et la pose du mur M4 ne sont pas terminés dans le délai contractuel fixé, il est appliqué à l’entrepreneur, d’office et sans mise en demeure préalable, une pénalité de 5000 €/jour calendaire, dès le premier jour de retard, d’après le Cahier des Prescriptions Spéciales

En raison des pénalités de retard élevées et sans plafond du montant, il est indispensable de réaliser les travaux d’abaissement de la plateforme V1 L 146000 et la pose du mur de soutènement M4 dans le temps imparti. Dans ce cadre où le délai d’exécution est très court, mon sujet de PFE s’inscrit.

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3.2.2 Sujet du PFE Le PFE exécuté sur le chantier du Raccordement de Vendenheim est l’étude des méthodes du mur de soutènement M4. Le choix de la méthode de pose, la conception d’outils pour permettre la pose, le choix des préfabricants, et l’ensemble des actions à mener pour permettre la pose du mur de soutènement M4 fait partie de l’étude du sujet du Projet de Fin d’Etude. L’aboutissement du PFE est la proposition d’une méthode de pose qui englobe l’ensemble des facteurs externes et internes au chantier des travaux effectués par GTM Alsace.

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4.

Le mur de soutènement M4

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4. Le mur de soutènement M4

4 Le mur de soutènement M4 4.1 Présentation des travaux à réaliser 4.1.1 Description des travaux à réaliser Les murs de soutènement M1, M2, M3, M4, M5 et M6 sont des murs de soutènement qui permettent de dévier la voie ferroviaire V2/146 existante. Cette déviation va permettre la circulation des trains de type TER qui relie Strasbourg à Wissembourg, comme ce qui est le cas actuellement. De plus, cette déviation va permettre de raccorder la Ligne à Grande Vitesse V2/160 qui est en cour de construction. Par conséquent des trains de type TGV vont également circuler sur cette même voie ferroviaire, voir plan d’ensemble du DCE, en annexe. Le mur de soutènement M4 se situe à la suite du mur de soutènement M2 et il traverse la voie ferroviaire V2/146 existante avec un biais très faible. En raison de son implantation, il est nécessaire d’interrompre la circulation des trains pour la réalisation de ce mur de soutènement et l’abaissement de la plateforme ferroviaire V2/146. La SNCF a prévu un délai de réalisation de l’ensemble des travaux de 4 semaines, voir le DCE: les travaux sont à réaliser à partir du 8 juillet 2013 au 4 août 2013. Un délai partiel (DP7) de fin des travaux est appliqué par la SNCF. Ce délai partiel correspond à l’abaissement de la plateforme V1/146 et la pose du mur de soutènement M4. La pénalité de retard en cas de dépassement du DP7 est de 5000 €/jour calendaire. De ce fait, il est impératif pour l’entreprise GTM Alsace de respecter ce délai partiel.

4.1.2 Quelques chiffres Quelques données numériques concernant le mur M4 : - Longueur du mur de soutènement M4 = 214,25 ml - Mur préfabriqué composé de 111 éléments de longueur variable : 49 pièces de 1,24 m dans la continuité du M2 ; 60 pièces de 2,49 m et 2 pièces de 1,5 m - Longueur matricé = 106,25 ml et longueur de parement lisse = 108 ml - Poids des éléments préfabriqués : de 8,7 To jusqu’à 16,6 To (l’élément le plus lourd des plots 1,2 et 3) et 15,75 To (l’élément le plus lourd des pots 4, 5, 6, 7 et 8). - Travaux à réaliser pendant la coupure des voies ferroviaires de 4 semaines : S28 à S31 de 2013 A travers ces quelques chiffres, l’ampleur des travaux à réaliser peut être mesurée.

4.1.3 Problématiques des travaux -

Les principales problématiques pour la réalisation et la pose du mur M4 sont : le délai fixé par RFF et la SNCF qui est court au vu du linéaire à traiter la géométrie du mur M4 la méthode de préfabrication des éléments le transport des pièces préfabriquées la méthode de pose des éléments préfabriqués les accès pour atteindre le mur M4

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4.2 Géométrie du mur M4 4.2.1 Description du mur M4 selon le DCE Le mur M4 est le prolongement du mur M2. Il doit être réalisé pendant les coupures de la ligne L146000 (périodes d’interruption totale des circulations de trains de la S28 à S31 en 2013. Il sera en conséquence préfabriqué. Tous les portiques caténaires seront déposés préalablement à la réalisation du mur de soutènement. Les massifs de ces portiques se trouvant sous le mur M4 seront à démolir. Le mur M4 permet de maintenir la voie RACC V2 de la LGV. La longueur du mur est de 214,31 m. La hauteur du voile (dessus mur à dessus semelle) est comprise entre 1,95 m à 3,95 m. Dans la partie nord du mur, le talon avant du mur a une longueur constante de 0,80. La largeur de la semelle est comprise entre 2,35 m et 5,00 m. L’épaisseur de la semelle est comprise entre 0,40 m et 0,60 m. L’altitude de la semelle est constante par paliers. Pour éviter les problèmes de glissement (notamment sous sollicitation sismique), la semelle du mur M4 est équipée d’une bêche de 0,30 m d’épaisseur et d’une hauteur de 0,30 m situé à l’arrière du mur (côté terre). L’épaisseur du voile en tête est constante à 0,40 m (y compris matrice architecturale) dans la partie matricée et 0,25 m ailleurs. L’épaisseur en pied varie en fonction de la hauteur du voile avec un fruit d’environ 5% à l’arrière du voile. La face avant du voile est verticale et matricée. Une nappe drainante et un système de drainage sont positionnés à l’arrière du mur. Une bande d’arrêt d’eau interne ou externe suivant l’emplacement des joints des voiles est mise en place pour éviter les passages d’eau entre deux voiles du mur. Pour éviter les désafleurements éventuels entre différents éléments du voile, des embrèvements verticaux sont à réaliser au droit des joints de semelles. Des barbacanes de 0,10 m de diamètre avec une pente minimale de 10% sont positionnées tous les 2,00 m à 0,20 m du sol à l’avant du mur (pour permettre leur entretien éventuel). Une hauteur minimale de 1,07 m de remblai audessus du patin avant est prise en compte pour l’implantation altimétrique des semelles compte tenu du drainage. Le voile du mur est découpé en panneaux d’environ 8,00 m de longueur et les semelles en panneaux d’environ 24,00 m. Ce mur est muni en tête d’un garde-corps de type VM7 lorsqu’une piste est présente pour la voie supérieure. La crête du mur est parallèle à l’intersection du talus avec l’arrière du voile en considérant une garde minimale de 0,20 m. Le mur est réalisé en partie derrière un blindage pour maintenir la plate-forme de la voie supérieure. Par conséquent, le mur M4 imaginé par la maîtrise d’œuvre est la suivante :

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Figure 4.1 – Mur M4 selon le DCE

4.2.2 Analyse du DCE Selon le DCE, le mur M4 est composé de voile de 8 m de long. Or la largeur de ces voiles est de 0,40 m et ont une hauteur qui peut aller jusqu’à 3,95m. Par conséquent, la masse de panneau est de 31To. La grue nécessaire pour déplacer un panneau de cette dimension et de cette masse est importante. De la même façon, la semelle d’une longueur de 24m, d’une largeur qui peut atteindre 5m et d’une hauteur de 0,6m a une masse de 180To. La solution envisagée par le DCE n’est pas réalisable en raison du transport des éléments préfabriqués, mais également vis-à-vis du moyen de levage à mettre en place pour soulever la charge. De plus, contrairement à ce qui est prévu sur le DCE, le mur M1 est composé d’écaille en TerreArmée. Par conséquent, à l’arrière du mur M1 se trouve un remblai technique et des tirants métalliques qui assurent la stabilité du mur M1. Il est nécessaire de mettre en place l’ensemble du mur M1 dans sa globalité avant la coupure de S28 à S31 pour limiter la coactivité sur le chantier pendant cette période. Cependant, le remblai technique et les tirants limitent fortement la place disponible pour la pose du mur M4, voir coupe suivante et le cahier de situation réel du mur M4, en annexe.

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Figure 4.2 – Coupe E-E

Le mur M1 se trouve bien à l’arrière du mur M4, cependant il est composé d’écailles en TerreArmée. Des tirants sont présents pour retenir le mur M1, côté M4. Les tirants sont indispensables dans la stabilité de l’ouvrage. En effet, grâce à la force de friction entre les tirants et le remblai technique, le mur de soutènement est retenu. La longueur des tirants nécessaire est dimensionnée, cependant pour avoir une estimation de cette longueur, on applique la formule suivante : 0,8 -

Avec : L : Longueur estimée du tirant H : Hauteur du mur en Terre-Armée 0,8 4,5

,

La longueur des tirants est d’environ 3,6m. Cependant, selon la note de calcul de Terre-Armée, ces tirants atteignent une longueur de 4m en tête d’écailles. Malgré une pente de 1/1 du remblai technique à l’arrière du mur M1, le pied du talus est à quelques centimètres de la semelle du mur M4 à certains emplacements sur le linéaire du M4. De plus, la bêche demandée par la maîtrise d’œuvre pour éviter le glissement du mur M4 n’est pas réalisée. La faisabilité même de la pose du M4 est remise en questions. Une nouvelle solution doit être envisagée pour permettre la fabrication, le transport et la pose des pièces préfabriquées.

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4.3 Solutions géométriques envisagées Au vue du délai d’exécution du mur de soutènement M4, la préfabrication est demandée par la maîtrise d’œuvre dans le marché. De plus elle est nécessaire pour s’assurer de la faisabilité de l’opération dans le temps imparti. Cependant, pour réaliser la préfabrication des éléments plusieurs solutions sont envisageables : - La semi-préfabrication - La préfabrication sur site - La préfabrication chez un préfabricant.

4.3.1 Géométrie 1 : Semelle et voile séparées et préfabriquées Une première solution est envisagée en séparant la préfabrication de la semelle et du voile. La semelle et le voile sont dimensionnés pour être facilement transportable et manipulable. Par conséquent, les éléments ont une masse d’environ 10To. Enfin pour permettre de relier le voile à la semelle, un système de clavage à l’arrière est imaginé. Cette longrine de clavage est coulée en place après la pose des éléments qui composent le mur en « T » ou « L ».

Reprise de bétonnage

Figure 4.3 – Géométrie 1

Cette solution présente des avantages mais également des inconvénients.

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4. Le mur de soutènement M4 •

Avantages :

Cette solution divise le mur en 2 parties distinctes. Ces 2 parties présentent l’avantage d’avoir une forme géométrique simple, c’est-à-dire que ce sont des parallélépipèdes. Cette forme géométrique simple facilite la manipulation des éléments lors de leur fabrication, lors du chargement, lors du transport, lors de leur pose. Toutes les manutentions des éléments préfabriqués sont facilitées du faite de leur forme géométrique simple : - l’élingage des éléments - la position des éléments dans l’espace après élingage En plus de simplifier la manutention des éléments, la fabrication des 2 parties est facilement réalisable par le préfabricant. Pour le préfabricant, ces éléments sont semblables à des dalles ou à des murs droits. En plus de faciliter la manutention des éléments, le transport est également facilité. Les dimensions des 2 parties sont dimensionnées en fonction des contraintes de transport (dimension et poids autorisé de chargement) et des moyens de levage présent sur le chantier pendant l’opération de pose du mur préfabriqué. Le transport des éléments peuvent se réaliser de façon similaire au transport de « pré-mur ».

Figure 4.4 – Transport de pré-mur par Faymonville

Le transport de « pré-mur » s’effectue généralement à l’aide de transport de type Faymonville, qui a la caractéristique d’avoir des remorques surbaissées pour transporter sur les routes des éléments de grande hauteur. Les parties sont transportées verticalement. Cette solution présente l’avantage de diminuer fortement le nombre de transport pour acheminer l’ensemble des pièces préfabriquées. La limite de ce système est le PTAC, c’est-à-dire le Poids Total Autorisé en Charge des tracteurs et de leur remorque. Enfin, lors de la pose des éléments préfabriqués, 2 réglages quasiment indépendants sont utilisés pour s’assurer du respect de la planéité des pièces les unes par rapport aux autres. La semelle est réglée de façon indépendante au voile. Ce système permet de modifier facilement les défauts d’altitude et de planéité de chaque pièce. La semelle du mur préfabriqué jour le rôle d’un réglage grossier (+ ou - 1cm), alors que le voile est régler de façon précise (+ ou - quelques millimètres). •

Inconvénients :

En raison du type de transport choisi pour la semelle et du voile, il est nécessaire d’effectuer une rotation de la semelle du mur préfabriqué. La semelle est transportée dans sa position verticale dans un souci d’optimisation du transport. Pour cette raison, le dimensionnement des armatures doivent permettre à l’élément de résister à son propre poids dans sa position verticale (position de transport), mais également dans sa position horizontale (position définitive). Au vu du poids de l’élément, la quantité d’armatures transversales est majorée et par conséquent le prix de l’élément préfabriqué est également majoré.

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Lors de la pose du voile sur la semelle, il est nécessaire de stabiliser l’élément à l’aide d’étais tirant poussant. Or, pour que ce dispositif ait une influence sur la stabilité du voile, il est nécessaire d’étayer le voile dans la partie supérieure du voile. Certains voiles ont des hauteurs pouvant atteindre 3,95m. La mise en place de ces étais tirant-poussant peut alors prendre un temps considérable, car il est nécessaire d’assurer la sécurité des compagnons lors des travaux à cette hauteur, par l’intermédiaire de plateforme de travail en hauteur ou avec une nacelle.

Etais tirant-pousssants

Butée

Figure 4.5 – Système de stabilisation du voile

De plus, il est également nécessaire de réaliser une butée sur la semelle pour éviter que le voile glisse sur la semelle. Cette butée est indispensable car le voile a une largeur faible et est très rapidement dans une position instable. Ces dispositifs de stabilisation prennent un temps considérable pendant la pose des éléments préfabriqués.

Après la pose des 2 parties : la semelle et le voile, la longrine de clavage est réalisée à l’arrière du voile du mur de soutènement. Pour effectuer cette longrine, des filants sont à placer à l’intérieur des armatures d’attentes de la semelle et du voile. Enfin, un coffrage est posé pour pouvoir couler le béton. L’ensemble de ces opérations est consommateur de temps. Or la stabilité et la pérennité de l’ouvrage est assurées uniquement par cette longrine de clavage. Par conséquent, la SNCF demande un complexe d’étanchéité autour de la longrine important pour s’assurer de la protection de la longrine. Or la pose du complexe d’étanchéité est longue à réaliser. Enfin, auprès de la maîtrise d’œuvre, cette solution était difficilement pérenne dans le temps, car il est impossible de vérifier de visu l’état de dégradation du béton composant la longrine de clavage pendant la durée de vie de l’ouvrage de soutènement, sans interrompre complètement la circulation de la voie ferrée Racc V2 et la réalisation d’une excavation. Malgré, la mise en place de protection sur le béton composant la longrine de clavage : du noir de fondation, une nappe drainante, des bandes d’arrêt d’eau au niveau des joints ; ce dispositif n’était pas conforme au souhait de la maîtrise d’œuvre. En raison du refus de la maîtrise d’œuvre de cette solution pourtant intéressante du point de vue économique, notamment une économie importante au niveau du transport et de la préfabrication en elle-même. Une nouvelle solution doit être trouvée.

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4.3.2 Géométrie 2 : Semelle préfabriquée et voile coulée en place La deuxième solution envisagée correspond à la préfabrication de la semelle uniquement et de laisser dépasser les armatures en attentes du voile. Le voile étant coulé sur place après la pose.

Voile coulée en place

Semelle préfabriquée Reprise de bétonnage


•

Avantages :

Cette solution divise la fabrication en 2 éléments distincts. La semelle préfabriquée avant la pose du mur de soutènement, puis le voile réalisée pendant la coupure ferroviaire. Par conséquent, une reprise de bétonnage est effectuée au bas du voile. Un des premiers avantages de cette solution est le transport. Du fait d’une géométrie simple, le transport est maîtrisé. Les dimensions de la semelle est déterminé en fonction du moyen de levage choisi et mis en place pendant les travaux de pose, et également par la présence des joints de dilatation. Par l’intermédiaire de ces 2 aspects, le transport des éléments semi-préfabriqué est connu et maîtriser. De plus, cette solution présente l’avantage de facilité la manutention des éléments lors de la pose des éléments pendant la coupure ferroviaire. Malgré la présence de la cage d’armature qui compose le voile, le centre de gravité se trouve dans la semelle en béton armée. La cage d’armature qui compose le voile du mur préfabriqué a un poids négligeable par rapport au poids de la semelle en béton armé. La manutention est facilitée car la pièce reste facilement stable.

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Une fois la semelle préfabriquée posée et ajustée, cette semelle devient un excellent support pour la réalisation du voile. Contrairement à un remblai, la semelle est un support fixe et stable. Pour l’exécution du voile, des banches sont mises en place et étayer sur la semelle en béton armé. Les lests ne sont pas nécessaires dans ce cas. Cependant, il faut prévoir un système de fixation de l’étayement sur la semelle. L’absence de mise en place de lest est un gain de temps pendant l’exécution du coffrage du voile.

Mannequin pour réaliser le fruit du mur

Entretoise

Banche Etai tire-pousse

Figure 4.7 – Dispositif de réalisation du voile en béton armé

Bétonner le voile en place à l’aide de banche assure la continuité du voile. La position du voile dans l’espace (x ; y ; z) est maîtrisée. L’altitude du mur, l’épaisseur des joints de dilatation, la planéité du mur sont complétement maîtrisés. Les erreurs, suite à la pose de la semelle préfabriquée telle que des tassements différentiels du remblai, sont rattrapées facilement à l’aide de ce système lors du réglage des banches. •

Inconvénients

Le mur de soutènement M4 est composé de 105ml d’un voile matricée et de 110ml d’un parement lisse. Le coulage en place du béton ne permet pas de s’assurer de la qualité du parement. En raison des conditions de chantier, la qualité des parements béton est susceptible d’être non conforme aux attentes du client. Suite à des erreurs humaines, des oublis ou encore des aléas de chantier tel que la météo, la qualité du parement béton peut varier. Les non-conformités, s’il y en a doivent alors être reprise avant la réception du mur de soutènement. Cependant, la durée d’exécution du mur de soutènement M4 est très courte. De plus, en raison du planning de réalisation du mur M4, les voiles des murs doivent être coulées en place en 2 jours. Soit 1 jour pour bancher et couler la partie matricée et 1 jour pour bancher et couler la partie lisse. Par conséquent, la quantité de matrice à avoir sur le chantier correspond à la surface matricée du mur en entier. Aucune réutilisation n’est possible.

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4. Le mur de soutènement M4 Tableau 4.1 – Analyse du coût de la matrice

Préfabrication Coulage sur place

Matrice Madeira Reckli 1/42 Réutilisation Surface [m²] Coût [€/m²] Total [€] Augmentation [%] 15 25 595 14875 1 330 595 196350 1320%

En raison de la non-réutilisation de la matrice, le coût de cette matrice augmente de façon exponentielle. Au vue du prix de la matrice, les matrices sont généralement réutilisable plusieurs fois. La société Reckli qui nous fournit les matrices produisent 3 séries de matrice différentes : - Série E = 10 emplois - Série A : 50 emplois - Série C = 100 emplois Dans notre cas, la série de matrice utilisée est la série E lors de la préfabrication et lors du coulage sur place, d’après le type de matrice qui permet de 50% sa durée de vie. En effet, le préfabricant a besoin d’avoir plusieurs mètres carrés de matrice pour réussir à préfabriquer plusieurs éléments en 1 jour. De plus, la hauteur des éléments varie ce qui nécessite de couper ou de changer la matrice. Enfin, la résistance du béton au jeune âge est faible pour soutenir la poussée du remblai. Selon l’Eurocode : ./ Soit une ciment 52,5 R, l’exposant s : 0,2 Soit un remblaiement 3 jours après la coulage de l’élément. ,./! "## $ %, Pout ≠ 28 '()* +, . +, Avec un béton C35/45 : - +, 43./0

+, 3 '()* 0,663 43 2# 34567 89 :;<

Enfin la résistance caractéristique du béton est : += +, − 8./0 += 3 '()* 28 ./0 − 8./0 2#? 34567 8% :;< Poussée du remblai induit la contrainte suivante au bas du mur de soutènement / @ A B / 1700 9,81 3,95 ; F, G ?;<

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4. Le mur de soutènement M4 La poussée du remblai est importante par rapport à la résistance du béton. De plus, des hypothèses qui peuvent se révéler optimiste ont été utilisées, notamment le remblaiement à 3 jours des murs de soutènement.

4.3.3 Géométrie 3 : Voile préfabriquée et semelle coulée en place Cette 3ème géométrie correspond à la préfabrication uniquement du voile avec les armatures en attentes de la semelle qui dépasse de l’élément préfabriqué. La semelle de l’élément est coulée en place. De la même façon que la géométrie 2, une reprise de bétonnage est nécessaire.

Voile préfabriquée

Semelle coulée en place sur chantier Reprise de bétonnage


•

Avantages :

Comme précédemment, cette semi-préfabrication présente l’avantage de maîtriser le transport. L’élément préfabriqué est plat hormis la cage d’armature en attente qui compose la semelle du mur. Le levage de l’élément se fait uniquement à travers 2 douilles de levage en tête des corniches. L’élément est stable pendant la manutention et le transport car la quasi-totalité de la masse se trouve au niveau du voile. Avant la réalisation de la semelle du mur de soutènement, le centre de gravité se trouve dans le voile ce qui rend l’élément stable. Par conséquent, la manutention des éléments est facilitée. Le bétonnage de la semelle préfabriquée est simple à réaliser. La semelle préfabriquée repose sur le remblai. La seule précaution à prendre est d’humidifier le sol avant bétonnage pour éviter que l’eau présente dans le béton ne soit absorbée par le remblai sous la semelle à bétonner. Ou l’autre solution est de mettre en place une membrane imperméable qui retient l’eau présente dans le béton d’être extraite.

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Enfin, après avoir régler l’altimétrie et la verticalité du voile, le béton de propreté sous la semelle préfabriquée devient inutile. Les semelles préfabriquées sont donc simplement posées sur un remblai compacté. Par conséquent, un gain de temps est observé par l’absence de la mise en place d’un béton de propreté sous la semelle du mur de soutènement. •

Inconvénients

Un des inconvénients majeurs de cette solution est l’instabilité de l’ouvrage après la pose de l’élément et avant le bétonnage de la semelle. Pendant cette phase de transition, il est indispensable d’avoir des étais tire-pousse ou tout autre système similaire pour garantir l’implantation du voile du mur de soutènement. Cette instabilité du voile induit également des problématiques de sécurité sur le chantier. Pour le bétonnage de la semelle du mur de soutènement, les ouvriers sont nécessairement à proximité immédiats du voile du mur de soutènement. De plus, pendant le bétonnage des vibrations sont présentes dues au vibreur, à la circulation d’engin de chantier, aux trains, … ce qui augmente l’instabilité de l’ouvrage reposant sur les étais tire-pousse. Enfin, comme précédemment pour la géométrie 2, la résistance du béton est faible lors du remblaiement à l’arrière du mur M4 au vue de la hauteur à remblayer.

4.3.4 Géométrie 4 : Mur préfabriqué complétement Enfin, la dernière solution envisageable est la préfabrication du mur M4 en 1 élément unique dans une usine de préfabrication. •

Avantages :

En usine de préfabrication, les conditions de préfabrication sont semblables d’un jour à l’autre. En effet, les éléments préfabriqués sont moins soumis aux aléas des conditions météorologiques, … Par conséquent, le rendement de production est plus ou moins constant. Contrairement à une production sur chantier où la cadence peut varier rapidement. En raison de conditions de préfabrication semblables, la qualité des parements est élevée. Extrait du DCE : « L'ensemble des éléments préfabriqués de même type doit être d'aspect homogène, et conforme à l'image des éléments témoins approuvés par le maître d'œuvre. Les dispositifs de levage et de fixation ne doivent pas être situés sur les parements vus. Les inserts ayant servi à la manutention et restant à demeure dans le béton de l’élément préfabriqué sont protégés contre la corrosion par galvanisation, ou en matériau inaltérable ou obturés efficacement. L'obturation par un bouchon en béton doit comporter un collage de la reprise de béton par une résine époxydique, à l'exclusion de toutes les autres solutions. Les dispositions techniques exactes retenues pour l'étanchéité entre les éléments sont précisées sur les plans d'exécution et soumises à

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4. Le mur de soutènement M4 l'accord du maître d'œuvre (dans les mêmes conditions que pour tous les plans d'exécution de l'ouvrage). Le critère de teinte est établi suivant les prescriptions suivantes : La teinte est appréciée par rapport à l'élément de corniche témoin approuvé par le maître d'œuvre. L'écart de teinte est établi à l'aide de l'échelle des gris présentée dans la norme P 18-503. Les écarts admis sur l'échelle des gris sont de 1 entre deux zones adjacentes, et de 1 entre deux zones éloignées de teinte extrême. La mise en place et la fixation des éléments préfabriqués sont exécutées suivant les indications portées sur les plans d'exécution correspondants et suivant la procédure prévue au PAQ. Les tolérances d'exécution des éléments préfabriqués sont de ± 1 cm sur les dimensions extérieures. » La préfabrication en usine permet d’atteindre les objectifs de qualité fixés par le DCE. Le DCE est difficilement compatible avec une préfabrication sur chantier. Enfin, le délai partiel imposé par la maîtrise d’œuvre est imposé dans le contrat du fournisseur. La pression engendrée par ce délai partiel se retrouve chez le fournisseur. Cependant, il est plus facilement respectable en usine chez un préfabricant que sur chantier. •

Inconvénients :

La préfabrication du mur M4 en 1 élément unique rend la masse de l’élément importante, pouvant facilement atteindre 15To. De plus, la forme géométrique impose un centre de gravité à l’extérieur de la matière. Par conséquent, toutes les manutentions nécessaires de la pièce sont difficiles. Pour les mêmes raisons, le transport est également difficile. Enfin, des travaux de préparations conséquents sont à réaliser, tel que la réalisation d’un béton de propreté avec une planéité dont la tolérance d’exécution est très faible. La réalisation de béton de propreté nécessite un temps important dans la pose des éléments préfabriqués.

4.3.5 Synthèse de la géométrie La seule solution acceptable par la maîtrise d’œuvre est la préfabrication du mur en 1 élément chez un préfabricant. Les caractéristiques géométriques du mur M4 sont précisées sur le plan de coffrage du mur de soutènement M4. La cote altimétrique en tête du mur de soutènement M4 varie constamment le long du M4. Pour éviter la pose de 111 éléments uniques et pour simplifier la pose du mur de soutènement, des plots sont mis en place. Ces plots correspondent à des éléments préfabriqués identiques, ce qui facilite non seulement la préfabrication des éléments préfabriqués pour le préfabricant mais aussi la pose. La pose est facilitée car la logistique d’acheminement des pièces se limite aux interfaces entre chaque plot. Ce système de plot est rendu possible par la mise en place d’un béton de propreté en forme de « redan » ou de « marche » le long du mur de soutènement. De plus, le béton de propreté à mettre en place possède une pente pour respecter la cote altimétrique en tête de mur.

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Par conséquent, le mur de soutènement M4 est composé de 8 plots distincts : - Plot 1 : Murs M4-1a (15 pièces) et M4-1b (1 pièce) - Plot 2 : Mur M4-1c (16 pièces) - Plot 3 : Mur M4-1d (17 pièces) - Plot 4 : Mur M4-2a (9 pièces) - Plot 5 : Mur M4-2b (9 pièces) - Plot 6 : Mur M4-3 (11 pièces) - Plot 7 : Mur M4-4 (11 pièces) - Plot 8 : Mur M4-5 (20 pièces) et M4-6 (2 pièces).

4.3.6 Récapitulatif des solutions envisagées Tableau 4.2 - Récapitulatif

Préfabrication Avantages

Inconvénients

‘- Coût du transport très faible. ‘- Flux tendu facilement réalisable si stockage des pièces est à proximité du Sur chantier lieu de pose.

En usine

‘- Qualité des parements est élevée ‘- Rendement de production élevé ‘- Respect du planning

‘- Manque de place sur le chantier pour les stocker. ‘- Rendement de production plus faible qu'en usine (dépends des aléas du chantier), selon retour d'expérience de précédents chantier. ‘- Nécessité d'une grue quotidiennement pour le levage des pièces et le stockage des pièces. ‘- Transport difficile au vu des dimensions des éléments et coûteux. ‘- Manutention difficile : élément difficilement stable. ‘- Nécessite des travaux de préparation avant la pose.

Semi-préfabrication Avantages

Semelle préfabriquée + voile coulée en place

Inconvénients

‘- Elément de géométrie simple. ‘- Transport maîtrisé et facilité de manutention. ‘- La semelle devient un excellent support pour bancher le voile.

‘- Elément de géométrie simple. ‘- Transport et manutention facilité. Semelle coulée en place ‘- Qualité du parement élevée. ‘- Absence de réalisation d'un béton + Voile préfabriquée de propreté.

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‘- Qualité du parement soumis aux aléas du chantier. ‘- Nécessité d'une quantité importante de matrice réutilisé que 1 fois. ‘- Résistance du béton pendant le remblaiement est faible. ‘- Difficulté de stabilisation des murs avant le bétonnage de la semelle. ‘- Risque de renversement du voile avant et pendant le bétonnage de la semelle. ‘- Résistance du béton faible pendant le remblaiement.

4. Le mur de soutènement M4 Semelle et voile préfabriquée mais séparée

‘- Elément de géométrie simple. ‘- Pas de vérification possible par la maîtrise d'œuvre ‘- Transport et manutention facilité. sur la pérennité de l'ouvrage : la structure est maintenue uniquement à l'aide d'une longrine à ‘- 2 réglages indépendants. l'arrière du voile.

4.4 Préfabrication du mur M4 chez le préfabricant La préfabrication consiste à l’assemblement des composants d’une structure dans une usine, puis de transporter la structure complète ou semi-complète sur le chantier où la structure doit se trouver. Le but de la préfabrication est de réaliser des éléments préfabriqués l’un après l’autre en utilisant le même matériel et la même méthode. Pour cette raison, les avantages de la préfabrication sont multiples. Le coffrage est réutilisé plusieurs fois selon les dimensions des pièces, ce qui permet de diminuer le besoin de matériel. La préfabrication s’effectue généralement dans un milieu couvert et dans des conditions de travail plus facile que sur le chantier, cette particularité réduit le temps de construction de l’ouvrage. De plus, en raison de ces conditions de travail, la qualité de fabrication est souvent supérieure à la fabrication sur site directement. Cependant, la préfabrication induit également des inconvénients. Entre chaque élément préfabriqué, se trouve un joint qu’il est nécessaire de traiter sur chantier. Le coût du transport des pièces préfabriquées n’est pas négligeable. De plus selon le type de transport nécessaire, des contraintes administratives s’ajoutent. Un moyen de levage est nécessaire pour la mise en place des éléments préfabriqués. Dans le cas du mur de soutènement M4, il est nécessaire de préfabriquer l’ensemble des pièces. La construction sur site du mur M4 est trop longue par rapport au planning prévu par la SNCF. De plus, le mur de soutènement M4 doit posséder une résistance suffisante lors du remblaiement à l’arrière du M4. Or cette opération de remblaiement est effectué une fois la pose du mur M4 faite. Si le mur de soutènement M4 est réalisé en place, le béton n’a pas suffisamment de résistance au vue de la hauteur de remblai à supporter. Par conséquent, le mur de soutènement M4 est préfabriqué. Au vue de la taille et du poids des éléments préfabriqués, des difficultés de préfabrication apparaissent. Le mur de soutènement M4 est matricé et a une forme de L ou T. Il est nécessaire au préfabricant de couler les pièces préfabriqués en 2 fois : - Le voile avant matrice et le patin avant de la semelle - La semelle arrière du mur de soutènement. Entre ces 2 phases, le retournement de la pièce est nécessaire. Des problématiques de pont roulant s’ajoutent pendant la préfabrication. Les pièces préfabriquées ont un poids important. La capacité du pont roulant de l’usine de préfabrication doit permettre la levée des pièces préfabriquées et de l’arrachée du coffrage.

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4. Le mur de soutènement M4 Des solutions doivent être trouvées pour la phase de préfabrication. Après consultation auprès de nombreux préfabricants, la préfabrication du mur M4 est effectuée au sein de l’entreprise SPURGIN LEONHART à Sélestat (67). Ce préfabricant bénéficie d’une proximité géographique par rapport à la localisation du chantier, mais également d’infrastructure interne telle qu’une centrale béton sur le site de production, qui lui permet de répondre aux besoins de préfabrication.

4.4.1 Planification de production des éléments La production des éléments préfabriqués dépende de 2 critères : - La diffusion des plans BPE : le 02/04/2013 - Le Délai Partiel DP 5 : la fin de production des éléments préfabriqués. : le 07/06/2013 10 semaines pour réaliser l’ensemble de la production. En fonction de ces 2 critère, un rendement de production est déterminé par le préfabricant. Il doit obtenir un rendement minimal de 2,24 pièces/jours sur une base de travail de 5 jours/semaine. De plus, une partie des éléments préfabriqués ont une surface matricée. La matrice demandée par la SNCF est la matrice Madeira Reckli 1/42. Cette matrice a pour but la mise en place de motif sur des surfaces en béton. Cette matrice présente l’avantage d’avoir une forme continue. Les ondes, malgré qu’elles aient une amplitude importante, ne représente pas des formes avec des angles aiguës. La réutilisation des matrices peut probablement se faire facilement.

Figure 4.9 – Matrice Madeira Reckli 1/42

Après de nombreuses discussions avec le préfabricant des murs de soutènement, le fournisseur de la matrice et GTM Alsace, un compromis de réutilisation a été trouvé pour permettre la préfabrication des pièces préfabriquées dans le temps imparti, mais également le nombre de réutilisation autorisé par le fournisseur de la matrice. Ces discussions ont permis d’aboutir à la création du planning de préfabrication ci-dessous.

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Figure 4.10 – Planning de préfabrication des murs de soutènement M4

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4. Le mur de soutènement M4 Ce planning prend en considération la préparation des coffrages. La méthode de production du préfabricant induit la réalisation d’un mur de soutènement en 2 jours. Pour que le préfabricant puisse respecter les délais qui leurs sont imposés, il est nécessaire de fabriquer 4 pièces par jour pendant le pic de production.

4.4.2 Méthode de production du M4 La méthode de production pour la réalisation des éléments préfabriqués est de réalisé tous les éléments en 2 jours : - Jour 1 : Réalisation du voile - Jour 2 : Décoffrage – Retournement de la pièce préfabriquée – Réalisation de la semelle. L’ensemble des opérations de manutention s’avère difficile même au sein de l’usine avec l’ensemble des moyens qu’elle comporte : plusieurs ponts roulants, les tables de coffrage, la centrale à béton à proximité, le personnel qualifié, … Les difficultés rencontrées lors de la fabrication des pièces préfabriquées proviennent des dimensions des pièces. Le choix du préfabricant est d’acheminer les cages d’armatures complètes de chaque pièce préfabriquée depuis un de leur sous-traitant. Puis de poser la cage d’armature dans le coffrage. L’opération de manutention de la cage d’armature est difficile à réaliser en raison de la grandeur de la cage d’armature et de la position du centre de gravité. Ce centre de gravité se trouve environ à 1 mètre à l’arrière du voile et 1 mètre au-dessus de la semelle.

Cage d’armature de la semelle

Cage d’armature du voile coffrée Figure 4.11 – Méthode de préfabrication des murs de soutènement

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4. Le mur de soutènement M4 Le résultat de la préfabrication est le suivant :

Figure 4.12 – Mur préfabriqué sur le site de production : M4-1 à gauche en T, M4-2 à droite en L

4.5 Transport des éléments préfabriqués Le transport est organisé par le préfabriquant. Cependant, il va fortement impacter la méthode de pose. Selon le type de transport, la position de l’élément lors du transport, …, les cadences sur le chantier sont amenées à être modifier. La taille de certains éléments préfabriqués imposent des transports exceptionnels pour les acheminer depuis l’usine de préfabrication jusqu’au chantier du Raccordement de Vendenheim. La hauteur des pièces préfabriquées les plus hautes (mur M4-1a et mur M4-1b) est de 4,45 m. La hauteur de cette pièce ajoutée à la hauteur de la remorque « conventionnel » s’approche d’une hauteur total de 5 m. Or le transport entre l’usine de préfabrication basée à Sélestat et le chantier de Vendenheim traverse des passages à hauteur limitée inférieure à 5 m, généralement avoisinant 4,30m. Par conséquent, une solution doit être trouvée pour réussir à acheminer les pièces préfabriquées.

4.5.1 Réglementation du transport 4.5.1.1 Transport conventionnel Pour déterminer le transport nécessaire des murs préfabriqués, un rappel de la réglementation en vigueur est nécessaire. Selon le Décret n° 2012-1359 du 4 décembre 2012 relatif au poids total roulant autorisé des véhicules terrestres à moteur : « Objet : poids total roulant autorisé pour les véhicules de transport routier de plus de quatre essieux et charge totale maximale autorisée pour un essieu ou un groupe d'essieux. Entrée en vigueur : le décret entre en vigueur le 1er janvier 2013.

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4. Le mur de soutènement M4 Notice : le code de la route fixe des limites de poids total et de poids à l'essieu pour les véhicules de transport routier. Le décret augmente la limite du poids total roulant autorisé de 40 tonnes à 44 tonnes pour les véhicules de plus de quatre essieux. Il fixe des règles plus strictes concernant les charges à l'essieu autorisées pour les véhicules circulant à plus de 40 tonnes : 12 tonnes pour l'essieu moteur au lieu de 13 tonnes ; 27 tonnes pour un groupe de trois essieux (tridem) au lieu de 31,5 tonnes. Les conditions dans lesquelles les véhicules de transport routier sont autorisés à circuler entre 40 et 44 tonnes sont précisées par un arrêté du ministre chargé des transports. » De plus, selon Arrêté du 4 décembre 2012 relatif au poids total roulant autorisé des véhicules terrestres à moteur : « Objet : prescriptions techniques relatives aux véhicules effectuant un transport de marchandises entre 40 et 44 tonnes. Entrée en vigueur : le texte entre en vigueur le 1er janvier 2013. Notice : cet arrêté, prévu par l'article 4 du décret n° 2012-1359 du 4 décembre 2012, fixe les conditions dans lesquelles les véhicules de transport routier sont autorisés à circuler entre 40 et 44 tonnes à compter du 1er janvier 2013. Il abroge l'arrêté du 17 janvier 2011 relatif au poids total roulant autorisé des véhicules terrestres à moteur utilisés pour le transport combiné, la desserte des ports maritimes et fluviaux et le transport de certains produits agricoles et agroalimentaires. » La réglementation en vigueur concernant le transport routier limite la largeur des camions à 2,55 m. Selon le type de transport, la longueur du tracteur et de la remorque peuvent atteindre 16,5 m pour un véhicule articulé.

Figure 4.13 – Dimension des transports routiers

Du point de vue de la hauteur, en France, elle n’est pas limitée. Le transporteur doit cependant s’assurer qu’il peut circuler sans inconvénients. Les passages à hauteur limitée sont signalés que lorsque la hauteur libre est inférieure à 4,30 m. Un test de mesure des hauteurs disponibles des passages inférieurs doit être effectué par le préfabricant avant le transport. Enfin, le PTAC (Poids Total Autorisé en Charge) d’un véhicule varie avec le nombre d’essieux. Pour un ensemble de véhicules, le PTRA (Poids Total Roulant Autorisé) est appliqué. Il varie comme le PTAC selon le nombre d’essieux. Dans notre cas, un véhicule articulé est utilisé avec plus de 4 essieux, le PTRA est de 44 Tonnes maximum, selon le décret et l’arrêté du 8 décembre 2012. Cependant, le transport conventionnel n’est pas réalisable pour les plots 1, 2 et 3, où les dimensions des pièces sont trop importantes.

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4.5.1.2 Le transport exceptionnel Les pièces préfabriquées ont des dimensions importantes et une masse également importante. Le transport exceptionnel est indispensable pour transporter les éléments les plus importants. Le transport exceptionnel est prévu par le Code de la Route et réglementé par la Circulaire 75173 du 19 Novembre 1975 modifiée, et selon les articles R. 433-1 à R433-6 du code de la route et enfin par l’arrêté d’application du 4 mai 2006 relatif aux transports exceptionnel. 3 catégories sont répertoriées dans le transport exceptionnel Tableau 4.3 – Catégories du transport exceptionnel

Poids Total Roulant Autorisé Largeur Longueur

1er Catégorie De 44To à 48To De 2,56m à 3m De 16,51m à 20m

2ème Catégorie De 48To à 72To De 3,01m à 4m De 20,01m à 25m

3ème Catégorie Au-delà de 72T Au-delà de 4m Au-delà de 25m

Tous les types de catégories demandent des autorisations administratives délivrées par le préfet du département de départ en charge du convoi. Selon la catégorie, des itinéraires particuliers, des horaires, sont imposés aux transporteurs. De plus, des véhicules de protection doivent accompagner le convoi à partir d’un convoi de 2ème catégorie. Enfin, des vitesses de circulation sont imposées aux transporteurs selon la catégorie du convoi exceptionnel et l’environnement dans lequel il circule.

4.5.2 Solutions possibles La méthode de transport des pièces préfabriquées a une importance sur le chantier. En fonction de leur position d’acheminement depuis le site de production, la méthode de pose et le temps consacrer à la préparation avant la coupure des voies ferrées peut augmenter rapidement

4.5.2.1 Sur leur tranche En raison des dimensions importantes des plots 1, 2 et 3, un transport spécifique est étudié pour acheminer les pièces préfabriquées depuis l’usine de production au chantier. Positionner les pièces préfabriquées sur leur tranche pendant le transport est une solution étudiée. La longueur des éléments préfabriqués est de 1,25m, par conséquent transporter les éléments préfabriqués sur leur tranche annule les problèmes de hauteur des passages limitées, notamment sous les ponts. Cependant, cette solution présente de nombreux inconvénients. La largeur nécessaire pour transporter les pièces sur sa tranche est de 4m. Positionner les pièces préfabriquées sur leur tranche nécessite un transport exceptionnel de catégorie 2. Or le coût d’un transport exceptionnel est important, notamment à cause du coût de la voiture d’accompagnement de chaque convoi exceptionnel de catégorie 2.

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Figure 4.14 – Transport exceptionnel du mur M4 : Plots 1, 2 et 3

De plus, les pièces préfabriquées nécessitent d’être retourné sur le chantier avant leur mise en place définitive. L’opération de retournement n’est pas une tâche sans risque. Le personnel ouvrier aux alentours d’une pièce préfabriquée en mouvement, mais également la pièce préfabriquée qui peut se fragiliser pendant la manipulation sont des dangers potentiels. La manutention de la pièce préfabriquée soumis à son poids propre nécessite généralement des majorations de quantité d’acier, notamment au droit des ancres de levage. En augmentant le nombre de position de la pièce préfabriquée, des majorations de quantité d’acier sont à prévoir par le bureau d’étude.

4.5.2.2 Dans leur position finale Des systèmes qui rabaissent le niveau du plateau de la remorque sont fréquemment utilisés pour le transport de pré-mur de grande dimension. Ce système est extrapolé au transport des murs préfabriqués qui composent le M4. Cette méthode se fait par l’intermédiaire de transport de type Faymonville et de rack. Les Faymonvilles sont des semi-remorques surbaissés. Les pièces préfabriquées sont transportées dans leur position « finale». Cette solution diminue les risques sur le chantier en évitant le retournement de pièces préfabriquées lourdes et plus généralement leur manutention. En limitant la manutention des pièces préfabriquées, la durée de location des moyens de levage est également limitée, mais aussi les heures des compagnons pour manutentionner les éléments préfabriqués. De plus, le transport de type Faymonville n’est pas répertorié dans les transports exceptionnels. Ce type de transport reste un transport conventionnel. Par conséquent, son prix est inférieur à des convois exceptionnels. Cependant, du fait de leur remorque le prix d’un transport de type Faymonville est supérieur à un transport conventionnel. Le transport de type Faymonville est utilisé uniquement sur les plots 1, 2 et 3 qui sont composés par des éléments de grande hauteur. Les plots suivants ne nécessite pas ce type de transport, un transport conventionnel suffit amplement pour transporter les pièces. Cependant, il est nécessaire au transporteur de vérifier la hauteur de chaque passage limitée.

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4.6 Pose des murs préfabriqués La pose des murs préfabriqués M4 est réalisée par GTM Alsace.

4.6.1 Planning général de l’ensemble des travaux pendant la coupure ferroviaire Les travaux de pose du mur M4 nécessite au préalable des travaux importants tels que la mise en place d’un blindage qui a pour objectif de conserver la structure du remblai ferroviaire. De plus, au vue de l’implantation du mur de soutènement M4, un déblaiement est indispensable. De la même façon des travaux de remblaiement et des travaux d’équipements sont à effectuer pendant la coupure ferroviaire. Par conséquent, le planning suivant est déterminé.

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4. Le mur de soutènement M4 D’après le planning précédent prévisionnel, le temps de pose du mur préfabriqué M4 est seulement de 1 semaine.

4.6.2 Problématiques d’avant travaux 4.6.2.1 Les accès En dehors, des caractéristiques géométriques des pièces préfabriquées, des contraintes environnementales s’ajoutent à la difficulté de pose des éléments préfabriqués. A l’arrière du mur de soutènement préfabriqué M4 se trouve le mur M1 composé d’écaille en Terre-Armée et des tirants de 4 m de long. Or, le mur de soutènement M1 est réalisé préalablement à la pose du mur M4. Le remblaiement à l’arrière du mur M1 est indispensable pour garantir la stabilité de celui-ci. Les tirants présents dans le remblai ont pour rôle de maintenir et de stabiliser les écailles. Ces tirants assurent leur fonction grâce aux efforts de friction du remblai sur ces tirants. Enfin, le remblaiement à l’arrière du mur de soutènement M1 est composé d’un remblai tout-venant 0/40 qui a peu de cohérence. Ce remblai a une pente naturelle assez faible, voir cahier de situation en annexe. En raison du mur M1 et de son remblai, la pose du mur M4 s’effectue dans un « couloir ». Un manque de place certain est problématique pour la pose des pièces préfabriquées. Plusieurs solutions sont envisagées : Mise en place d’un blindage provisoire à l’arrière du remblai du mur M1. Cette solution présente l’inconvénient d’être très couteuse d’un point de vue du délai d’exécution mais aussi du point de vue financier. - Limiter la hauteur du remblai. Cependant, cette solution nécessite la stabilisation des écailles et la réalisation du remblai pendant la coupure des voies ferroviaires. A nouveau, cette solution augmente le nombre de tâche à réaliser et la coactivité* sur le chantier. Le mur M4 est situé le long du mur M1. Par conséquent, le nombre d’accès est limité à 2 accès. Un accès de part et d’autre du mur M4 : - L’accès n°3 : au Nord - L’accès n°4 : au Sud

Zone industrielle

Mur M2 Mur M1

Figure 4.15 – Accès Nord

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4. Le mur de soutènement M4 Voir plan d’ensemble du DCE. En face du mur M1 se trouve des entreprises riveraines. L’activité de ces entreprises les amène à réaliser des transports régulièrement. Pour cette raison, il est impensable pour le chantier d’utiliser la surfaces présentes des entreprises riveraines comme accès. Le risque est que le chantier soit bloqué à cause des entreprises riveraines qui peuvent refuser la circulation des camions de chantier sur le cheminement qui leurs sont réservés et qui leurs appartiennent (parking, …) Dans l’allongement du mur M4 se situe le mur M2, composé lui aussi d’écaille et de tirant en Terre-Armée. Le niveau haut du remblai du mur M2 est supérieur au niveau du bas de la semelle du 1er élément préfabriqué. La différence de niveau est d’environ 4 m. Pour cette raison, l’interface entre les murs M2 et M4 est rendu difficile. A nouveau plusieurs solutions sont pensées pour permettre la pose des éléments préfabriqués du M4 : - Mise en place d’un blindage qui retient le remblai du mur M2 sur une hauteur de 4 m. Ce dispositif présente l’avantage que le mur M2 peut être réalisé dans sa globalité avant la période de coupure des voies ferroviaires. Cependant, comme précédemment, le temps de réalisation du blindage est à prendre en considération dans la planification et le coût globaux des travaux du projet. De plus la construction d’un blindage supprime l’accès n°3 au fond de fouille. - Limiter la hauteur de construction du mur M2 en posant uniquement le 1er niveau d’écaille à proximité du mur M4. Cependant, cette solution présente l’inconvénient de réaliser la pose du 2ème niveau d’écaille pendant les travaux de coupure des voies ferroviaires et d’augmenter la coactivité sur le chantier. L’avantage de cette solution est la conservation d’un accès vers l’accès n°3 (Nord).

4.6.2.2 Contraintes supplémentaires pour la pose du M4 Le mur M4 traverse la voie ferroviaire existante V2 L 146 pour la dévier. En raison de son implantation géographique, le mur préfabriqué M4 traverse une partie du corps de chaussée de la voie ferroviaire V1 L 146 restant en circulation après travaux. Or la SNCF veut s’assurer de la conservation du corps de chaussée des voies ferroviaires. Pour s’assurer de la non détérioration du remblai constituant le remblai ferroviaire, la SNCF demande la mise en place d’un blindage provisoire tout le long du mur M4. 2 solutions majeures sont possibles : - Réalisation d’un blindage à l’aide d’une paroi berlinoise. - Réalisation d’un blindage par l’intermédiaire de palplanches. Dans les 2 cas, le délai d’exécution du blindage est très long. Enfin, sur le chantier du raccordement de Vendenheim, il est interdit de réaliser des travaux dans le gabarit ferroviaire. Ce gabarit ferroviaire peut être symbolisé par un axe vertical à 5 m de l’axe de la voie circulée. Ce gabarit de protection doit permettre d’éviter toute collision avec des trains en circulation.

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4. Le mur de soutènement M4 Malgré l’ensemble des contraintes du chantier, le mur de soutènement M4 et l’ensemble des équipements et structures du M4 doivent être posé au terme de 4 semaines de travaux intensives.

4.6.3 La pose des éléments La pose des éléments préfabriqués s’effectue à la suite des travaux de blindage et de déblaiement. Le phasage suivant est exécuté pour la pose du mur de soutènement M4.

4.6.3.1 Réalisation du béton de propreté Selon la procédure d’exécution n°1525-0017 : « Réalisation du béton de propreté par plots, y compris bêches : Jour 1 : Plot 8 Jour 2 : Plots 7 et 6 Jour 3 : Plots 5 et 4 Jour 4 et 5 : plots 3, 2 et 1 Les bêches seront coffrées 10cm en retrait de la cote théorique pour permettre une bonne pose des éléments préfabriqués. Sur les plots 4 et 5, le béton ne devra pas dépasser de l’avant de la semelle pour permettre la future pose des caniveaux. Réalisation du béton de propreté selon les côtes du plan d’exécution. Le béton de propreté sera tiré à la règle afin d’obtenir une tolérance dans la planéité de 1cm maximum. Le béton sera approvisionné au PUMI depuis le haut du mur M1 sur l’ensemble des plots, depuis les accès 3 et 4, ou à la pompe à béton depuis l’avant du mur M1. » L’un des objectifs de la pose du mur de soutènement est d’optimiser le temps de pose des éléments en évitant la mise en place de calage sous les semelles des murs préfabriqués. De plus, la mise en place de cale sous les semelles des préfabriqués va induire du poinçonnement sur le béton de propreté au jeune âge. Un risque de tassement différentiel apparaît. Enfin, au vue de la profondeur de la semelle du mur M4, le sol présent est composé en partie d’argile et de sable. La portance et les propriétés géotechniques de ce sol imposent la présence d’un béton de propreté qui va répartir la charge du mur de soutènement M4 et permettre aux ouvriers de travailler dans un environnement favorable. Par conséquent, il est primordial d’obtenir une surface plane avec une tolérance faible pour le béton de propreté. La réalisation de ce béton de propreté est un des enjeux primordial pour la réussite du projet.

4.6.3.2 Approvisionnement des pièces préfabriquées L’approvisionnement des pièces est un point fondamental pour la pose du mur M4. Pendant la pose des éléments, il est difficilement concevable d’être tributaire uniquement du transport. Cependant très peu de place est disponible à proximité du mur M4.

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4. Le mur de soutènement M4 Une des solutions envisagées est de stocker les éléments sur le chantier mais non à proximité du mur M4. Cette solution présente l’avantage de limiter les risques du transport car les pièces sont présentes sur le chantier. L’équipe de pose des éléments n’est pas tributaire complètement du transport et des aléas de la circulation routière. Cependant, cela demande des moyens supplémentaires : une grue supplémentaire et au minimum un transporteur qui fait la navette entre la zone de stockage temporaire et le lieu de pose du mur M4. Tableau 4.4 – Influence d’une zone de stockage temporaire sur le budget transport

Transports traditionnels Transports de type Faymonville

Si stockage temporaire : Transport de la zone de stockage à la zone de pose Grue supplémentaire

Unité u

Quantité 31

u

49

h

80

sem

1

Coût Unitaire 245

Coût Total 7595

700 Total :

34300 41895

55 3000 Sous-total : Augmentation :

4400 3000 7400 17,7%

Commentaire 2 éléments de 2,49ml/chargement 1 élément de 1,24ml/chargement

pour 2 équipes de 8h pendant 5 jours pour 1 grue et 2 chauffeurs

Une augmentation du prix du transport de quasiment 18% est due à la zone de stockage temporaire. De plus la main d’œuvre nécessaire pour l’élingage n’est pas comptabilisée dans cette augmentation ce qui augmente encore le coût de cette solution. Enfin, le risque de manutention et son coût est multiplié par 2 : 2 déchargements et 2 chargements au lieu de 1 chargement et 1 déchargement. Par conséquent, la solution d’un stockage temporaire sur chantier n’est pas retenue. Cependant, un stockage d’élément est réalisé avant les travaux de pose à proximité du mur M4. Seule la moitié des éléments peut être stockée. Les éléments choisis pour être stockés sur le chantier sont les éléments dont les dimensions sont importantes. En raison d’un risque de travaux sur l’autoroute reliant le chantier du Raccordement de Vendenheim à l’usine de préfabrication pendant le mois de Juillet 2013, ces éléments sont acheminés avant les travaux de pose du mur M4, à partie de début juillet 2013.

4.6.3.3 Pose des murs de soutènement Selon la procédure d’exécution n°1525-0017 : « La pose sera réalisée à l’aide de grues automotrices selon le plan de levage joint en annexe. Les repères topographiques n°1 à 20 du plan de coffrage du mur M4 seront préalablement implantés par le topographe. Les pièces seront déchargées du camion puis posées directement sur le béton de propreté à l’aide de la grue automotrice. Des cales plastiques pourront être utilisées ponctuellement pour assurer le bon alignement des pièces. Dans ce cas, des injections de coulis de ciment seront réalisées selon détail ciaprès. » En adéquation avec le poids des éléments, une grue est nécessaire pour la pose des éléments. Or la place disponible sur le chantier est très restreinte. Il est indispensable de caler une grue automotrice chez les riverains le long du mur M1. 50


Zones industrielles

Mur M1

Figure 4.16 – Calage de grue automotrice

Pour limiter le coût de la grue automotrice, plusieurs grues automotrices sont utilisées selon la portée et le poids des éléments, voir le plan d’implantation des grues automotrices de la procédure d’exécution n°1525-0015. 3 grues sont présentes sur le chantier alternativement : - Une grue 80To - Une grue 300To - Une grue 150To Les grues de grandes capacités (300To et 150To) demande un temps de mobilisation et de démobilisation qui doit être pris en compte dans le planning de pose du mur M4.

4.6.3.4 Les équipements du mur de soutènement En plus de la pose du mur de soutènement M4, il est indispensable de réaliser les travaux d’équipements du mur. Cet équipement correspond à la mise en place d’un système de drainage composé d’un complexe étanche pour la protection du béton sous le remblai et d’un système d’évacuation des eaux.

4.6.4 Les moyens humains Avant de déterminer les moyens humains à mettre en place pour la réalisation de l’opération de pose du mur de soutènement M4, un essai de pose est réalisé. L’essai correspond à la pose d’un mur de soutènement M5 semblable au mur M4 à la différence d’être 5 fois plus court et les pièces préfabriquées

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4. Le mur de soutènement M4 sont 2 fois moins importantes. Enfin aucun Délai Partiel n’est imposé par la maîtrise d’œuvre pour la réalisation du mur M5.

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5.

Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5

5 Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 Pour s’assurer de la faisabilité de la procédure de de pose du mur M4, la procédure du mur M4 est appliquée sur le mur M5.

5.1 Description du M5 Le mur M5 est un mur de soutènement préfabriqué. Ce mur est semblable au mur de soutènement M4. La différence notable entre le M5 et le M4 se situe au niveau de ces dimensions. Le mur M5 est environ 2 à 3 fois plus petit que le mur M4. Cependant, de la même façon que le mur M4, le mur M5 est composé de plots. Ci-après 2 éléments du mur M5 sur 2 plots distincts.

Figure 5.1 – Coupes du M5

5.2 Solution utilisée pour la pose du M5 En raison de la préfabrication du mur M5, la pose du mur M5 s’est effectuée selon la procédure choisie pour la pose du mur M4. Par conséquent, cette opération est un test grandeur nature avant la pose du mur M4. Cet essai a pour but d’avoir un retour d’expérience et de corriger les erreurs commises, non-prévues dans la procédure du M4. La procédure de pose des éléments qui composent le mur M5 est la suivante :

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 Extrait de la procédure d’exécution PE n°1525-0018 - indC : Pose du mur de soutènement M5, voir en annexe « Phasage des travaux : (les tâches en gras seront détaillées ci-après) Après réalisation du mur M3 et de la culée C6 N° 1 2 3 4 5 6 7

Tâche élémentaire Réalisation d’une plateforme terrassement Réalisation du béton de propreté Implantation des éléments préfabriqués Pose des pièces préfabriquées Mise en place de la nappe drainante Réalisation du support de drain et pose du drain Remblaiement

Entreprise concernée VCT GTM GTM GTM GTM GTM VCT

Description détaillée : Réalisation du béton de propreté Le béton de propreté est coffré à l’aide d’un coffrage traditionnel pour permettre la réalisation des « marches » selon les plans d’exécution EXE 1525 TEK PCOF MS05 2151. La partie supérieure du béton de propreté est talochée. Pose des pièces préfabriquées Les pièces préfabriquées sont posées à la grue mobile selon plan en annexe. Des garde-corps temporaires sont mis en tête de l’élément préfabriqué si nécessaire. Des opérateurs guident les éléments préfabriqués pour garantir la sécurité lors de leurs manutentions. La manutention des élingues est réalisée à partir d’une nacelle selon la hauteur des ancres de levage pendant la phase de pose des pièces préfabriquées. Mise en place de la nappe drainante Une bande d’arrêt d’eau est collée le long du voile du mur entre chaque élément préfabriqué. Cette bande d’arrêt d’eau est recouverte par le noir de fondation et en partie par la nappe drainante. Le noir de fondation est appliqué sur l’ensemble des surfaces des éléments préfabriqués en contact avec le sol. Une fois que le noir de fondation est sec, la nappe drainante recouvre le noir de fondation sur une partie de la hauteur du voile. Cette nappe drainante est clouée au mur de soutènement. Réalisation du support de drain et pose du drain Le support de drain correspond à la longrine à l’arrière du voile du mur de soutènement. La longrine est complétée à l’aide de filants, puis coffrée et bétonnée. La hauteur de la longrine est variable pour respecter une pente d’écoulement des eaux dans le drain et les hauteurs des barbacanes dans les voiles du mur M5. Le drain est posé sur la longrine et est relié aux barbacanes présentes dans les éléments préfabriqués. Le drain est recouvert de la nappe drainante. Voir schéma de principe du dispositif de drainage en annexe. »

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5

5.3 Retour d’expérience de l’opération L’ensemble des tâches réalisées sont analysées une fois l’opération passée. •

Réalisation d’une plateforme de terrassement La réalisation de la plateforme de terrassement a été réalisée par VCT et avec l’aide d’une géomètre expert. Le géomètre a préparé une plateforme de terrassement selon le plan EXE 1525 TEK PCOF MSO5 2151 D3. Le plan du mur de soutènement M5 prévoit des banquettes de remblai pour permettre la réalisation du béton de propreté et la réalisation des différents plots. Or les cotes de la plateforme de terrassement ne sont pas spécifiées dans le plan. Par conséquent, le géomètre a pris l’initiative de se référer au plan et de déterminer les cotes nécessaires pour la réalisation de la plateforme de terrassement. Le géomètre a donc implanté la plateforme avec les banquettes de terrassement comme prévu dans les plans. L’effet de cette implantation se reporte au niveau du béton de propreté, voir cercle en pointillé rouge sur la vue en élévation. Le béton de propreté doit « remplir » le vide laissé, alors que les banquettes de terrassement pouvaient se rapprocher de l’élément suivant pour limiter la quantité de béton de propreté à mettre en place. Un manque de communication entre le géomètre du terrassier, via VCT, et GTM Alsace a causé ce problème. Le géomètre du terrassier est le sous-traitant du terrassier. Par conséquent, GTM Alsace doit passer par l’intermédiaire de VCT (le terrassier) pour donner les instructions au géomètre. Lors de la réalisation de ces banquettes, VCT a été prévenu tardivement de nos instructions. Pour cette raison, l’implantation des banquettes n’a pas pu permettre de limiter la quantité de béton de propreté.

Figure 5.2 – Vue en élévation du M5

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 •

Réalisation du béton de propreté Le béton de propreté est le support du mur de soutènement M5. Il est prévu que les éléments préfabriqués reposent directement sur le béton de propreté sans calage. Il est donc nécessaire de réaliser un béton de propreté au niveau et selon les différents plots présents, voir plan du mur de soutènement M5. Le système ci-après est mis en place pour la construction des « marches » de chaque plot.

Figure 5.3 – Béton de propreté

En raison de la volonté d’absence de calage des murs préfabriqués, la qualité de surface du béton de propreté nécessite un coffrage, mais également un système de règle pour s’assurer du niveau du béton de propreté. Pour la réalisation de ce béton de propreté, le laser est difficilement utilisable car le béton a une pente longitudinale de 1,75%. Le résultat du béton de propreté ne répond malheureusement pas à la totalité des attentes.

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 Table 5.1 – Analyse du béton de propreté

Coffrage du béton de propreté Prévue Réelle Situation : 3 ouvriers → 4h 4 ouvriers → 4h Résultat : Rendement plus faible que prévu : 40ml effectué Perte de temps pour la mise en place du système de règle Raison : Perte de temps pour la réalisation du coffrage des "marches" Bétonnage du béton de propreté Prévue Réelle Situation : 3 ouvriers → 4h 4 ouvriers → 4h Rendement légèrement plus lent que prévue Résultat : Qualité de surface de béton présente de légère bosse Raison : La qualité de surface voulue nécessite un temps supplémentaire En raison de la qualité de surface du béton et du temps passé pour la réalisation du béton de propreté, une modification de la procédure est nécessaire pour la pose du mur de soutènement M4. Il est primordial d’obtenir une meilleure planéité de la surface de béton. Un nouveau système de réglage du béton de propreté doit être déterminé pour répondre aux objectifs de qualité. •

Implantation des éléments préfabriqués L’implantation des éléments préfabriqués est effectuée par un géomètre expert. Cependant, cette implantation consiste uniquement à une implantation (x ; y) des éléments préfabriqués. Le repère altimétrique le plus proche se situe au niveau de la culée C6, sous la charpente métallique (endroit difficilement accessible). Pour la pose du mur préfabriqué M4, quelques repères altimétriques doivent être mise en place tout le long du mur préfabriqué en plus des repères d’implantation des éléments préfabriqués. • Pose des pièces préfabriquées La pose des pièces préfabriquées s’est effectuée à l’aide d’une grue 50To.

Figure 5.4 – Pose des éléments à l’aide de la grue

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 En raison de la masse des éléments et des accès sur le site, la grue mobile devait se positionner le plus proche possible de l’endroit de pose. Malgré la proximité des pièces préfabriquées par rapport à la grue, le grutier n’avait aucune visibilité directe sur les pièces préfabriquées (la cabine de la grue lui bloquait le champ de vision). Par conséquent, il était nécessaire de guider en permanence la grue pour poser les éléments. De plus, à cause de la faible capacité de la grue par rapport au poids des pièces préfabriquées, la grue devait changer la position de son calage régulièrement (toutes les 3 à 4 pièces posées). Or la mobilisation et la démobilisation de la grue diminue le rendement de pose des éléments préfabriqués. Le rendement moyen de pose des éléments préfabriqués est de 1,2 élément par heure en moyenne. Table 5.2 – Analyse de la pose des éléments préfabriqués

Pose des pièces préfabriquées Prévue Réelle Situation : 3 ouvriers → 2 jours 3 ouvriers → 2 jours Rendement identique, voir plus rapide que prévu Résultat : Mise en place de calage sous les éléments préfabriqués Système de main de levage adaptée Raison : Main d'œuvre qualifiée pour réaliser l'opération Le principe de caler les éléments préfabriqués ne répond pas aux exigences du client. Le calage des murs préfabriqués correspond à des zones sous la semelle que l’on peut considérer comme ponctuelles. Le mur de soutènement repose sur seulement quelques centimètres carrés, ce qui ne permet pas de garantir la pérennité de l’ouvrage Or le mur de soutènement est dimensionné pour reposer sur toute la surface de la semelle de l’élément. Par conséquent, il est nécessaire de « combler » l’espace sous la semelle du mur préfabriqué. De plus, lors de la pose du mur M5, des erreurs de pente sont commises. La réalisation d’un gabarit selon les différents plots présents et la mise en place d’un cordeau est nécessaire pour obtenir une pente uniforme tout le long du projet.

Cales plastiques

Espace à « combler » Figure 5.5 – Espace sous la semelle 59

5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 •

Injection de coulis de ciment Pour combler le vide sous la semelle des murs de soutènement, l’injection de coulis de ciment est une des solutions privilégiées. Cette solution a l’avantage d’être réalisable par la main d’œuvre présente sur le chantier. Une pompe d’injection et un malaxeur sont nécessaires pour assurer l’écoulement du fluide sous la semelle du préfabriqué. Un test « gravitaire » est également effectué au préalable, mais ne s’est pas rendu concluant. Le coulis de ciment chemine difficilement sous la semelle du préfabriqué. Cette solution est abandonnée au profit d’une pompe d’injection.

Figure 5.6 – Principe du test gravitaire de l’injection du coulis de ciment sous la semelle

Tube d’injection Malaxeur Pompe d’injection Figure 5.7 – Injection du coulis de ciment sous la semelle préfabriquée

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5. Essai de pose des éléments préfabriqués : le M5 Table 5.3 - Analyse de l’injection du coulis de ciment

Injection du coulis de ciment Prévue Réelle Situation : 3 ouvriers → 2 jours / Espace vide sous les pièces préfabriquées comblé à l'aide d'un coulis de Résultat : ciment L’injection de coulis de ciment est une méthode efficace pour combler le vide sous la semelle préfabriquée des éléments. Le coulis de ciment est dosé selon un rapport E/C = 1. Par conséquent, le coulis est très fluide. La viscosité du coulis est très proche à celle de l’eau. Malgré un faible espacement sous certaines pièces préfabriquées (< 1cm), le coulis de ciment arrive à cheminer et remplir cet espace. Cependant, en raison de sa viscosité très faible, des pertes de coulis de ciment sont apparues. Il est nécessaire de mettre en place tout un système de mousse étanche autour des semelles préfabriquées des éléments. Or cette préparation s’est révélée longue et coûteuse. Cette solution de « secours » s’est révélée concluante pour être utilisée sur le mur M4 si le même problème apparaît. •

Mise en place de la nappe drainante et pose du drain Enfin les équipements sont mis en place à l’arrière du mur M5 pour recueillir les eaux présentes dans le remblai à l’arrière du mur de soutènement.

Figure 5.8 – Equipements du mur M5

•

Conclusion Le mur préfabriqué M5 est un test grandeur nature avant la pose du mur préfabriqué M4. Pour la pose du M5, les délais d’exécution sont définis mais ne sont pas régis par un délai partiel imposé par le client, ce qui a permis à GTM Alsace de tester des solutions.

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6.

Synthèse de l’étude du mur M4

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6. Synthèse de l’étude du mur M4

6 Synthèse de l’étude du mur M4 A la suite de l’essai de pose du mur M5 et de l’étude approfondie du mur M4, la solution suivante est choisie pour la pose du mur de soutènement M4.

6.1 Les méthodes utilisées GTM Alsace réalise la pose des éléments préfabriqués, pour former un mur de soutènement de 214,25ml. Les méthodes de pose du mur M4 sont les suivantes : •

Approvisionnement des éléments préfabriqués : En raison d’un manque de place à proximité du mur M4 ; il est choisi de stocker au préalable des travaux, uniquement les pièces de dimensions importantes qui nécessitent un transport de type Faymonville. Les autres pièces sont livrées en flux tendu depuis l’usine de préfabrication. Cependant, ces livraisons demandent un transport de type « traditionnel ». Le risque lié aux livraisons est par l’intermédiaire de cette solution fortement diminuée. •

Réalisation d’un béton de propreté au niveau de la semelle du préfabriqué : Ce béton de propreté doit avoir une planéité de la surface avec une faible tolérance. Le béton de propreté est un des enjeux primordiaux dans la pose des éléments préfabriqués. Il doit permettre d’éviter la mise en place d’un calage et les travaux d’injection de coulis de ciment. Pour garantir la planéité du béton de propreté, un système de niveau est utilisé.

Mur M4

Fiche + bastaing

Figure 6.1 – Système pour réaliser un béton de propreté

La mise en place de fiches et de bastaings permet de régler précisément la hauteur du béton de propreté. De plus, plusieurs fiches et bastaings sont présents sur la largeur de la semelle. Le béton de 63

6. Synthèse de l’étude du mur M4 propreté rempli l’espace entre ces fiches et il ne reste plus qu’à tirer la règle pour obtenir la surface désirée. Cette solution limite fortement la présence de bosse car le système de fiche et de bastaing est répété plusieurs fois sur la largeur du béton de propreté. •

Pose des éléments préfabriqués : La pose est réalisée par des grues automotrices, selon les contraintes du site. En effet, il est indispensable de caler la grue au niveau des riverains. Pour se prémunir de l’arrêt des travaux pendant la coupure des voies ferroviaires, des protocoles d’accord ont été signés avec chaque riverain. Ces protocoles d’accord décrit l’emprise des travaux qui touche les parcelles concernées. Au vue des contraintes d’espaces, du poids des pièces préfabriquées et de la portée nécessaire pour poser l’élément, 3 grues sont utilisés alternativement ; une grue 80To, une grue 300To et une grue 150To. Ces grues déchargent les pièces depuis le camion et les dépose directement sur le béton de propreté. Pour optimiser au maximum le rendement de pose, il est choisi de poser directement la pièce préfabriquée sur le béton de propreté, sans calage. Les cales plastiques sont des moyens efficaces pour régler au millimètre la pose d’une pièce préfabriquée. Cependant, trouver l’épaisseur adéquate de calage demande du temps supplémentaire pour chaque pièce calée. De plus, les pièces préfabriquées ne sont pas dimensionnées pour reposer uniquement sur 4 appuis ponctuels (seulement quelques centimètres carrés). Si le calage des pièces préfabriquées est indipensable pour atteindre la qualité de planéité et d’altimétrie demandée, une injection sous la semelle du mur de soutènement est nécessaire. Cette opération d’injection est très longue. Des travaux de préparation avant l’injection sont nécessaires pour rendre étanche les côtés de la semelle du mur pour éviter la fuite du coulis de ciment. Enfin, pour optimiser au maximum le temps de pose, la cinématique de pose est importante. Les éléments du mur M4 sont posés en continuité, en partant du Sud (côté Vendenheim) et en allant vers le Nord (côté Lot 49), c’est-à-dire en posant tout d’abord les éléments M4-6 et en finissant par les éléments M4-1. En réalisant cette cinématique de pose, il est possible de « gagner » un jour de pose du mur de soutènement. Due à la cinématique des travaux de blindage et de déblaiement, il est nécessaire de débuter les opérations de pose du mur de soutènement par le Sud. •

Mise en place des équipements : Des équipements à l’arrière du mur de soutènement sont nécessaires tels que la mise en place d’un système de drainage, une nappe drainante, des garde-corps. Ces équipements sont à installer avant le remblaiement. Or les dimensions de certaines pièces peuvent atteindre 4,5m ce qui rend difficile la mise en place de ces dispositifs sans des moyens pour des travaux en hauteur tel que des plateformes de travail, …

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6. Synthèse de l’étude du mur M4

6.2 Le rendement de travail Au vue de l’essai de pose du mur de soutènement M5, des cadences et des rendements sont établis et devront être respectés. Tableau 6.1 – Cadence de travail selon les opérations à réaliser

Tâche Réalisation d'un béton de propreté au niveau Pose des éléments préfabriqués Réalisation des équipements

Rendement 100 m²/8h 10 pièces/8h 40 ml/8h

Nombre d'ouvriers affectés 4 4 3

Selon les cadences de travail prévues, 3 postes sont mise en places du 15 au 30 juillet. Tableau 6.2 – Poste prévue pendant la semaine de pose du M4

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7.

Roue Orchestra

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7. Roue Orchestra

7 Roue Orchestra Au sein de Vinci Construction France, dont GTM Alsace fait partie la roue Orchestra est appliquée. Pour la réalisation du mur de soutènement M4, qui est un chantier dans le chantier, le processus Orchestra est mise en place.

Figure 7.1 – Roue Orchestra

7.1 Lancement du chantier Avant toute réflexion, il est nécessaire de « comprendre le dossier », c’est-à-dire de prendre connaissance de l’ensemble des données concernant les travaux à réaliser. Dans notre cas, ces informations se trouvent dans la Notice Descriptive des Travaux, mais également dans le Bordereau des Prix Unitaires, le Mémoire Technique de réalisation des travaux, … Ensuite, il est indispensable de « définir : qui fait quoi ? », pour éviter que plusieurs personnes réalise les même opérations et les même réflexions. La distribution des tâches au départ permet à chaque personne de se concentrer sur certains aspects du projet. La réalisation d’un planning méthode est un outil performant pour éviter de prendre du retard dès le début. Pendant cette phase, imposer des dates est nécessaire. Dans le cas des travaux relatifs du mur M4, le planning est le suivant :

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7. Roue Orchestra Tableau 7.1 – Planning décisionnel du mur M4

Tâche

Durée

Début

Fin

M4 Plan coffrage Plan TEKTO coffrage Plan pour contrôle externe Plan pour contrôle SNCF Retour/observation et recontrôle Plan BPE M4

3 sem

Plan ferraillage + NdC Plan TEKTO ferraillage Plan pour contrôle externe Plan pour contrôle SNCF Retour/observation et recontrôle Plan BPE M4

1 sem 3 sem 2 sem

Fabrication et pose M4 : 111 pièces Procédure pose M4

16/01/2013 17/01/2013 07/02/2013 08/02/2013 22/02/2013 04/03/2013

08/02/2013 08/02/2013 15/11/2013 18/02/2013 11/03/2013 11/03/2013 22/03/2013 22/03/2013

24/05/2013

Réponse consultation Choix du préfabricant Contrat PAQ, notice descriptive, certification de conformité, échantillons, résultats d'essai, fiche d'homologation des Armatures à Béton

25/01/2013 08/02/2013 15/02/2013 1 sem

18/02/2013

22/02/2013

selon cadence de production selon cadence de production selon cadence de production

Réception préfabricant plans M4 Début préfabrication M4 Point d'arrêt : avant bétonnage DP 5 : Fin préfabrication M4 Dossier de recollement Livraison/Réception M4 Pose M4 Point d'arrêt : implantation M4

3 sem 1 sem

07/06/2013 10/06/2013 01/07/2013 19/07/2013 16/07/2013 20/07/2013 13/07/2013

7.2 Etude d’ordonnancement L’étude d’ordonnancement nécessite de connaître précisément l’ouvrage à construire. Seulement une fois l’ouvrage connu, les modes constructifs peuvent y être appliqué. Au sein de GTM Alsace, une synergie entre le directeur des travaux, le conducteur de travaux et le chef de chantier permet de trouver une ou des solutions pour la construction de l’ouvrage. Pour la réalisation de la pose

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7. Roue Orchestra du mur de soutènement M4, les différents intervenants ont également été consultés pour trouver des solutions cohérentes en fonction du planning très serré de chacun. Lorsque les modes constructifs sont déterminés, le plan d’installation, le planning des travaux et le matériel nécessaire sont déterminés. Cependant, les 2 derniers points cités sont en corrélation directe avec la cadence des travaux à réaliser. Or le calcul de la cadence est difficilement réalisable lorsque cette opération est inédite pour l’entreprise. En effet, la pose d’un mur de soutènement d’une telle ampleur et dans un planning si serré est une nouveauté pour GTM Alsace. Par conséquent, les cadences de travaux sont au préalable estimées selon des travaux similaires d’éléments préfabriqués.

7.3 Dossier d’exécution et de suivi Dans le cadre des travaux pour la pose du mur M4, 1 essai est effectué pour s’assurer de la viabilité de la méthode de pose et des réelles cadences de la pose d’un mur de soutènement. L’essai de pose du mur de soutènement M5 préfabriqué a été nécessaire pour ajuster au maximum les cadences des travaux de pose. La pose du mur de soutènement M4 bénéficie par conséquence d’un retour d’expérience : - au niveau de la sécurité des compagnons présents sur le site pendant la pose des éléments - au niveau du coût de la solution selon le budget prévu - au niveau des cadences de pose en faisant le suivi des heures - au niveau des difficultés rencontrées sur le site. Ce même suivi sera exécuté pendant la pose du mur M4 pour bénéficier de même retour d’expérience si des travaux de ce même type ce représente sur un chantier.

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8.

Conclusion

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8. Conclusion

8 Conclusion Le chantier du Raccordement de Vendenheim est l’un des derniers chantiers qui compose la LGV Est Européenne. Ce chantier permet de raccorder les nouvelles voies LGV au réseau existant. De plus, à ce même endroit, un saut de mouton est réalisé pour inverser le sens de circulation des trains. Par conséquent, des ponts et des murs de soutènement sont nécessaires à la réussite du projet. Comme tout chantier, il a de nombreuses contraintes techniques, financières à prendre en considération, mais également un délai à respecter et la sécurité des compagnons à assurer. Le Projet de Fin d’étude étudié correspond à l’ensemble des travaux à réaliser pour la pose d’un mur de soutènement de 214,25ml de long pendant le mois de juillet 2013. L’ensemble des travaux avec les différents intervenants a une durée globale de 4 semaines. La pose des éléments préfabriqués ne dure que 1 semaine. L’objectif du PFE est de trouver une solution technique et financière qui permet d’effectuer les travaux dans le délai imparti. L’étude du mur de soutènement M4 ne s’est pas cantonnée uniquement à la pose de l’élément. L’étude a débuté au niveau de la conception du mur de soutènement, c’est-à-dire par la géométrie des éléments à poser. La préfabrication n’était pas la seule solution envisagée, la semi-préfabrication ou encore la préfabrication sur chantier sont des pistes qui méritaient une réflexion. De plus, au vue de la dimension des éléments, le transport, le stockage et enfin la méthode de pose sont étudiée. Enfin, au cours du PFE, un essai de pose du mur de soutènement a été réalisé sur le chantier du Raccordement de Vendenheim. Cet essai de pose a mis en lumière les points faibles de la méthode de pose pensée pour le mur de soutènement M4. A travers un retour d’expérience de cet essai, la procédure de pose du mur M4 a bénéficié d’une amélioration pour prendre en considération les facteurs externes et internes du chantier. Ce Projet de Fin d’Etude a déterminé une solution de pose pour le mur de soutènement M4. L’objectif initial du PFE est atteint. Cependant, dans un souci d’amélioration continue des travaux, un retour d’expérience sera également pratiqué. L’étude d’une partie d’un chantier nécessite de maîtriser l’ensemble des facteurs du chantier. Les nombreuses contraintes techniques, les contraintes financières, la sécurité des compagnons, le délai à respecter sont primordiaux pour la détermination d’une solution.

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Glossaire Coactivité : présence simultanée de salariés de plusieurs entreprises sur un même site de travail. Pouvoir adjudicateur : désigne l’acheteur public en tant que personne morale dans les directives communautaires. L’Etat, les collectivités territoriales, les établissements publics nationaux et locaux sont notamment considérés comme pouvoirs adjudicateurs.

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Annexes 1. Plan d’ensemble DCE – Planche 1 2. Plan d’ensemble DCE – Planche 2 3. Plan de coffrage du mur M4 4. Plan de coffrage du mur M5 5. Cahier de situation réel du mur M4 6. Procédure d’exécution PE n°1525-0018 – Ind0 : Pose du mur de soutènement M4. 7. Procédure d’exécution PE n°1525-0018 – IndC : Pose du mur de soutènement M5.

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Mémoire mur de soutènement préfabriquées

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