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service d'tudes techniques des routes et autoroutes

Guide ur la conception gnrale

du gnie civil des

TRANCHEES COUVERTES

Libert Evalu Fraternit

RPUBLIQUE FRANAISE

ministn de rfquipement des Transports du Logement du Tourisme et de 11 Mer

Page laisse blanche intentionnellement

Guide pour la conception gnrale du gnie civil des

TRANCHES I COUVERTES

dition 2002

SERVICE D'ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTES

Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art 46 avenue Aristide Briand - B.R 100 - 92225 Bagneux Cedex - FRANCE Tlphone : 33 (0)1 46 11 31 31 - Tlcopie : 33 (0)1 46 11 31 69 Internet : www.setra.equipement.gouv.fr

ONT PARTICIPE A LA REDACTION DE CE DOCUMENT

MME : H. Abel-Michel - DREIF

MM. : R. Dagba - SETRA

J-R Gigan - L.R.E.P

G. Haun - SETRA

MME : E. Humbert - DREIF

MM : C. Lepille - DDE 94

C. Moret - CETU

J-R Pinay - DDE 94

P Tabo - DDE 93

Toutes les photos de ce guide sont issues des photothques :

* du SETRA

* de la DREIF

* du CETU

REMERCIEMENTS

Nous adressons nos remerciements toutes les personnes qui nous ont apport leurs concours en nous faisant part de leurs remarques au cours de nos enqutes pralables.

Nous remercions notamment : MM Delorme (SNCF-OA), Marec (IGOA), Nourisson (DR-R/CA), J. Perrier (IGOA), Thnoz (IGPC), pour leurs observations, ainsi que M. A.L. Millan (chef DML SETRA) sous la direction de qui ce guide a t ralis.

Tranches couvertes - Guide de conception

SOMMAIRE GENERAL

1 - CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES -DONNES DE BASE DU PROJET 11

1.1 - CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES LIES AU PROJET ROUTIER 11 1.1.1 - Profil en travers 13 1.1.2 - Trac en plan 15 1.1.3 - Dimensionnement en hauteur 17 1.1.4 - Profil en long 19 1.1.5 - Conclusion sur les caractristiques fonctionnelles du projet 20

1.2 - UTILISATION DE LA SURFACE AU SOL LIBRE PAR LA COUVERTURE 20

1.3 - CONTRAINTES DU SITE 21

1.4 - DONNES DE BASE DU PROJET - CAHIER DES CHARGES 22

2 - DISPOSITIONS LIEES AUX CONTRAINTES D'EXPLOITATION ET DE SCURIT 23

2.1 - DISPOSITIONS DE GNIE CIVIL LIES LA SCURIT 23 2.2 - QUIPEMENTS D'EXPLOITATION ET DE SCURIT 26

2.2.1 -Ventilation 26 2.2.2 - clairage 35 2.2.3 - Alimentation lectrique 37 2.2.4 - Autres quipements d'exploitation et de scurit 37


3 - LES PRINCIPAUX TYPES DE STRUCTURES : DESCRIPTION ET CONDITIONS GNRALES D'EMPLOI 39

3.1 - PRINCIPAUX PARAMTRES DE CONCEPTION ET DE CHOIX 39 3.2 -TRMIES D'ACCS ET TRANCHES OUVERTES 40

3.2.1 -(.nralites 40 3.2.2 - IA'S ouvrages de soutnement 43 3.2.3 - i.es cuvehifies 51 3.2.4 - Cas particulier d'une trmie couverture ditre 54

3.3 - STRUCTURES EN TRANCHE COUVERTE 55 }J. I - Gnralits 55

3.2 - Les diffrents types de cou\erture 55 3.3 - Les couvertures sur appuis simples 57 3.4 - Les portiques ouverts 60 3.5 - Les cadres ferms 62 3.6 - Les portiques sur parois ou rideaux 65 3.7 - Les portiques a\ec radier 71 3.8 - Les ouvrages \ots 73

4 - DISPOSITIONS LIEES A LA PRESENCE DE NAPPES SOUTERRAINES 75

4.1 -AU NIVEAU DE UEXCUTION DES OUVRAGES 75 4.1.1 - Rabattement de )e 77 4.1.2 - Ralisation l'alni u mie enceinte tanche (parois d'tanchit) 78 4.1.3 - Ralisation l'abri d'un blindage de fouille tanche 79 4.1.4 - Ralisation l'abri des pidroits latraux de la structure dfinitive 82 4.1.5 - Solutions mixtes 84 4.1.6 - Puits de dci i de drains 85


4.2 -AU NIVEAU DE LA CONCEPTION DES OUVRAGES 87 4.2.1 - Perturbations sur l'coulement et sur les niveaux des nappes 87 4.2.2 - Efforts dus la pression de l'eau sur les ouvrages 91 4.2.3 - Le drainage des venues d'eau sous chausse 93 4.2.4 - tanchit des ouvrages 95

5 -ASSAINISSEMENT ET DRAINAGE 97

5.1 - GNRALITS 97 5.1.1 - Assainissement 97 5.1.2- Drainage 99

5.2 - CONCEPTION 99 5.2.1 - L'assainissement 99 5.2.2 - Le drainage 103

6 - TANCHIT DES OUVRAGES 105

6.1 - GNRALITS ET RLE DE L'TANCHIT 105 6.2 - QUALITS REQUISES POUR LES SYSTMES D'TANCHIT 106 6.3 - TRAITEMENTS POSSIBLES DE L'TANCHIT 107

6.3.1 - Limitation des venues d'eau par injection des sols 107 6.3.2 - tanchit du bton 107 6.3.3 - Traitement de l'tanchit courante de la structure 109 6.3.4 -Traitement des discontinuits de la structure 118

6.4 - LES PRODUITS UTILISS EN TANCHIT DE SURFACE ET LEUR DOMAINE D'EMPLOI 119


7 - LA RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE ET HYDROGOLOGIQUE 121

7.1 - SPCIFICIT DES RECONNAISSANCES DE TRANCHES COUVERTES 121

7.2 - PROGRESSIVIT DES RECONNAISSANCES 122 7.3 - L'TUDE GOLOGIQUE PRLIMINAIRE 123 7.4 - LA RECONNAISSANCE GOTECHNIQUE

DE LTUDE PRLIMINAIRE D'OUVRAGE D'ART 124 7.5 - LES RECONNAISSANCES DU PROJET D'OUVRAGE D'ART 127

7.6 - LES RECONNAISSANCES ET TUDES SPCIFIQUES 128 7.6.1 - Projet d'injecfid ssai d'injection 128 7.6.2 - Essais de riraniv < 129 7.6.3- Essais de i);i 130

7.7 - PLACE DES TUDES GOTECHNIQUES DANS L'LABORATION D'UN PROJET DE TRANCHE COUVERTE 131

7.8 - INFORMATIONS COMPLMENTAIRES SUR QUELQUES ESSAIS 131 7.5.1 - Les essais d'eau 131 7.8.2 - Mesure des i caniques des sols 132 7.5.3 - [Reconnaissance ralables

un traitement injection 133

8 - ELEMENTS GENERAUX POUR LE CALCUL DES OUVRAGES 135

8.1 - INTRODUCTION 135

8.2 - COMPORTEMENT DES OUVRAGES ET SCHMATISATION DE CALCUL 137 8.2.1 -Casdesstrut s du type PIPO et PICF 137 8.2.2 - Cas des strui ,droits constitus de parois

(et autres ty| laires) 139 8.2.3 - Les parois di s 139

Tranches couvertes - Guide de conception 6

8.3 - METHODES USUELLES DE PREDIMENSIONNEMENT (EPOA) 141

8.4 - DONNES ET HYPOTHSES PARTICULIRES POUR LE CALCUL 143 8.4.1 - Charges d'exploitation 143 8.4.2 - Tenue au feu 143 8.4.3 - Rgles particulires relatives la fissuration des pices en bton 143 8.4.4-Btons 144 8.4.5 - Hypothses de sol 144

8.5-ACTIONS 144 8.5.1 - Actions permanentes 144 8.5.2 - Actions variables 145

ANNEXE -QUELQUES DOCUMENTS ET TEXTES ESSENTIELS 149


AVANT-PROPOS

Les tranches couvertes sont des ouvrages qui ont connus depuis prs d'une vingtaine d'annes un important essor pour permettre la ralisation ou l'amnagement d'infrastructures routires ou autoroutires dans des sites fortement urbaniss ou protgs. Il s'agit bien souvent d'ouvrages d'art non courants pour lesquels notamment la faisabilit technique et l'impact sur l'environnement sont examiner trs en amont dans les tudes du projet routier, dans la mesure o ces critres peuvent avoir des consquences importantes sur le choix entre les diffrentes variantes du projet.

Le prsent document est un guide mthodologique l'attention des chefs de projets et, d'une manire plus gnrale l'attention de tous les intervenants dans un projet de conception gnrale du gnie civil d'une tranche couverte routire ou autoroutire. Il est essentiellement destin la mise au point de l'tude prliminaire d'ouvrage d'art (E.P.O.A.) qui, pour ce type d'ouvrage, constitue une phase d'tude trs importante.

Il renseigne tout d'abord sur les donnes essentielles du projet qui permettent de fixer les principales caractristiques gomtriques et dimensionnelles de l'ouvrage. Il s'agit notamment des donnes fonctionnelles lies au projet routier, de l'utilisation prvue de la surface de sol libre par la couverture et des contraintes de site, mais aussi des dispositions de gnie civil lies aux contraintes d'exploitation et de scurit, qui peuvent avoir cet gard une importance toute particulire pour la tranche, ses trmies d'accs et les ouvrages qui leur sont associs.

Il prsente les diffrents types de structures qu'il est possible d'envisager et leur conditions de ralisation, en fonction notamment des principales caractristiques dimensionnelles des ouvrages, et des contraintes lies au site, l'environnement, aux sols et l'hydrogologie. cet gard, une place particulire est galement donne aux problmes lis l'eau, qui peuvent avoir des consquences directes sur la conception des ouvrages et sur le choix des techniques de ralisation, et la reconnaissance gotechnique et hydrogologique, qui est assez spcifique ces types d'ouvrages la fois dans sa consistance et dans son droulement en regard des diffrentes phases d'tude du projet.

Les projeteurs trouveront galement des lments utiles une dfinition plus prcise du projet, en particulier pour la mise au point du projet d'ouvrage d'art (P.O.A.), pour ce qui concerne notamment les conditions de calcul des ouvrages, les dispositions lies l'tanchit de ces derniers, l'assainissement et le drainage.


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CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES -DONNES DE BASE DU PROJET

Les caractristiques fonctionnelles d'une tranche couverte dcoulent d'une analyse prcise des donnes de base du projet.

Les donnes rassembler au moment de l'laboration du cahier des charges de l'tude dcoulent essentiellement :

- du projet routier proprement dit (caractristiques de la voie, gomtrie...) ; - de l'utilisation prvue de la dalle ou du sol reconstitu sur la tranche couverte ;

- du site (urbanisation, rseaux).

Ces diffrents points sont examiner successivement dans le cadre du cahier des charges pour aboutir la dfinition des caractristiques de base de la tranche couverte tudier.

I 1.1 - CARACTRISTIQUES FONCTIONNELLES LIES AU PROJET ROUTIER

La cration d'une voie nouvelle s'accompagne d'une analyse qui caractrise le trafic couler, l'insertion dans le site et, ventuellement, la structuration du tissu urbain et qui recense les contraintes d'implan-tation techniques et physiques.

Compte tenu des donnes conomiques et des sujtions de financement, on dfinit alors gnralement le type de voie retenue :

- route nationale ;

- autoroute de liaison ;

- voies rapides urbaines caractre autoroutier ;

- autres voies rapides urbaines (voies de type U).

Cette dfinition permet de fixer les lments techniques principaux du projet et en particulier sa gomtrie. Cependant, pour l'ouvrage d'art constitu par la tranche couverte, une analyse spcifique doit tre effectue.

En effet, un tel ouvrage a une influence parfois dterminante sur le choix d'un trac. Les contraintes auxquelles il est soumis sont en gnral impratives et ne laissent que peu de latitude. Par ailleurs, le confinement total impos la voie routire se rpercute sur la gomtrie et le dimensionnement ainsi que sur les quipements de la route, comme pour les tunnels.

11 Tranches couvertes - Guide de conception

Les rdacteurs de "l'Instruction sur les Conditions Techniques d'Amnagement des Voies Rapides Urbaines (LC.T.A.V.R.U.)" ont consacr un chapitre spcifique aux tunnels et tranches couvertes qui donne des indications sur les lments gomtriques, le Gnie Civil, la ventilation, l'clairage, l'environnement, les quipements de gestion et les particularits de la gestion d'un ouvrage souterrain.

Le Dossier Pilote des tunnels - Document 2. Gomtrie - donne galement la marche suivre pour dfinir le profil en travers, les tracs en plan et le profil en long des tunnels.

Dans le cas des tranches couvertes, la dmarche est strictement identique et ne sera donc pas rpte dans le prsent document.

Pour ce qui concerne les quipements et la scurit, le C.E.T.U. se proccupe de l'ensemble des ouvrages souterrains, soir des tunnels creuss, soit des tranches couvertes. Pour les tranches couvertes situes en milieu urbain, il convient, avant toute dcision sur les donnes fonctionnelles, de bien prendre en compte toutes les contraintes lies l'accessibilit des services de scurit et la ncessit de maintenir l'coulement d'un trafic trs lev, mme en cas de panne d'un vhicule.

Le programme d'tude de la tranche couverte devra rpondre trs clairement aux questions suivantes :

Quelles sont les caractristiques de l'infrastructure routire ? * Le nombre de voies de circulation sera-t-il augment l'avenir ? En effet, il faut tout de suite

penser une ralisation dfinitive.

* Un ouvrage unidirectionnel risque-t-il d'tre utilis de faon bidirectionnelle pour des raisons de phasage de l'opration ? Les consquences sont importantes pour le profil en travers et, ventuellement, la ventilation.

* Y-a-t-il des risques d'extension de la longueur de la tranche couverte (au stade de la concertation ou de la DUP par exemple) ?

* Existe-t-il des changeurs proximit des extrmits de la tranche couverte ? Il est notamment dconseill de prvoir une bretelle d'insertion en entre de couverture ; par ailleurs la prsence de bretelles conduit largir localement l'ouvrage.

* Quels sont les besoins en signalisation directionnelle l'intrieur de la tranche couverte ? La proximit des sorties peut compliquer les problmes de signalisation.

* La stratgie d'exploitation de l'ouvrage aussi bien en temps normal qu'en cas d'incident et d'entretien est-elle bien dfinie ?

* Le transit des vhicules transportant des matires dangereuses sera-t-il autoris ou risque-t-il de l'tre terme ?

La rponse ces quelques points permettra ds le dbut de l'tude de s'orienter vers une solution adapte et vitera des allers-retours inutiles.


1.1.1 - Profil en travers Le profil en travers comprend :

* un isolateur de droite constitu d'un trottoir ou d'un bute-roues ;

* une bande drase de droite ou bande d'arrt d'urgence de droite lorsque sa largeur est suprieure ou gale 2 m ;

* les voies de circulation ;

* une bande drase de gauche ;

* un isolateur gauche constitu d'un trottoir ou d'un bute-roues.

La largeur roulable est la partie accessible aux vhicules constitue par la chausse et les bandes drases qui la bordent.

Le problme du dimensionnement des bandes drases ou bandes d'arrt d'urgence est le plus dlicat rsoudre. Il est intressant de maintenir sous la couverture les caractristiques du profil en travers l'air libre si cela n'entrane pas des surcots trop importants.

Dans tous les cas, la circulation vitesse rduite doit tre assure au droit d'un vhicule en panne. L'encombrement de celui-ci est bien entendu diffrent suivant qu'il s'agit d'un poids lourd ou d'une voiture particulire. Le dossier pilote du C.E.T.U. - document 2. Gomtrie - indique les valeurs retenir : 2,85 m pour un poids lourd en panne et 2,15 m pour une voiture arrte. Les autres voies peuvent alors tre rduites et leur dimensionnement minimal est fonction de la vitesse de circulation au droit du vhicule arrt : au pas, vitesse prudente ou vitesse normale. Le problme de l'exploitation de la tranche couverte rejoint ici trs largement les problmes de gomtrie et cette question doit donner lieu une dcision explicite du conducteur d'opration.

%

l _

BOG 3AUG

V3 V2

Chau8s6e

VI

Largeur roulable

o BDD -BAUO

Plate forme

IsD BDD

BAUD V1

BDG BAUG

IsG

Isolateur d droite Bonde d'arrt de droite Bande d'arrt d'urgence de droite Voie n*1 Bande d'arrt de gauche Bande d'arrt d'urgence de gauche Isolateur gauche

Figure 1.1 PROFIL FN TRAVFRS

13

Vitesse normale

M. fflZffi 300. 350

^ VA

215VL 865 VL 285PL 935 PL

V >

985 PL

Vitesse prudente

1 M . 2 7 0 . .270.

755 825

L^lf 215VL

1 ^85Pll

hVA

270, I , 325 215VL 810 VL 285PL 880 PL 935 PL

Vitesse au pas

745 PL 815 PL

300 300 I 215VL '815 VL i285PL 885 PL

Figure 1.2

V c r V A : Vhicule arrt SCHEMA DE CIRCULATION

AU DROIT D'UN VHICULE EN PANNE

Pidroit -

Espace ncessaire pour un homme en mouvement entre murs (10X de marge par rapport un houme 6 l'arrM )

Jratlsir

Chausse

Marge supplmentaire (10% de marge par rapport un homme d l'orrt pour tenir compte de l'effet trottoir)

Figure 1.3 UTILISATION

DES TROTTOIRS


Une bande d'arrt d'urgence de 2 m sera dans le cas gnral conserve sous l'ouvrage dans les tranches couvertes, l'isolateur tant de taille minimum.

La largeur minimale du trottoir permettant au piton, usager en panne, d'atteindre une issue de secours (dont l'implantation tous les 200 m est obligatoire) est de 0,75 m. Dans le cas des ouvrages longs et colteux, on adopte parfois la solution d'un trottoir franchissable permettant l'arrt des vhicules en panne cheval sur le trottoir et la bande drase de droite. Cette solution est alors plus conomique surtout si diffrents rseaux utilisent le trottoir.

Parmi les rseaux principaux implanter il faut signaler l'assainissement de la chausse (les regards sous chausse posent un srieux problme d'exploitation), les rseaux d'appel d'urgence, l'alimentation lectrique, etc. Tous ces aspects sont donc regarder ds le stade de la dfinition du profil en travers. Ils permettent de dfinir le profil en travers utile mais pas ncessairement les dimensions transversales de l'ouvrage, car dans le cas o une ventilation transversale serait ncessaire, des gaines seront prvoir en latral et les dimensions du profil en travers seraient augmentes d'autant.

Il ne faut pas, de plus, oublier que les cloisons sparant ces gaines de la zone circule doivent rsister au choc de camions tel qu'il est dfini l'annexe D du BAEL, pour assurer en toutes circonstances leur rle.

En rsum, les deux points examiner en priorit sont ceux du dpassement du vhicule en panne pour dfinir le trottoir, la bande drase de droite ou BAU et le problme de ventilation. Une fois ce stade franchi, il faut faire une vrification vis--vis de la visibilit latrale des vhicules en cas de courbes en trac en plan avant de valider la dimension de l'ouvrage entre pidroits.

1.1.2 -Trac en plan

Les composantes du trac en plan sont dictes par les caractristiques gnrales de l'opration et le projeteur pourra utiliser le fascicule "gomtrie" du dossier pilote des tunnels sur ces aspects. Ce dossier pilote servira galement de base pour la rsolution des problmes de dvers et de visibilit latrale dans les ouvrages courbes.

L'aspect de visibilit latrale est souvent fondamental dans des tranches urbaines situes en milieu trs urbanis ou proximit d'un diffuseur.

Il peut conduire des surlargeurs importantes ncessaires pour la visibilit latrale et qui augmentent largement la porte des ouvrages raliser. Ces aspects (dvers et visibilit) ne sont donc jamais neutres vis--vis des cots.

proximit d'une entre de tranche couverte, la section d'approche l'air libre ne doit prsenter aucune perte de trac ni aucun cran de visibilit. Il est galement conseill d'viter une perte de trac la sortie de l'ouvrage.

Cette analyse du trac en plan, pralable toute tude de Gnie Civil, est indispensable pour bien valuer l'impact de la tranche couverte sur les conditions gnrales de scurit sur l'itinraire et peut conduire des adaptations du projet gomtrique au-del de la tranche.


rajectoire du vhiculi pidroit

l - \

N] 1.50nn

/ /

I

It / /

2.CX>m

Accotmnt Voie de gauche Voie de droite

( ^ Accotement

CAS DES VIRAGES A GAUCHE CAS DES VIRAGES A DROITE

Les obstacles ventuels sur la chausse sont supposs avoir une hauteur de :

* 0.15nn (obstacle ventuel dangereux) * 1.20nn (vhicule) * O.JSm (feux arrires d'un vhicule)

Pour une courbe de rayon R (m)

d : distance de visibilit assure e ; dgogement latral eux vues

Figure 1.4

DISTANCE DE VISIBILIT EN PLAN

Figure 1.5 VISIBILIT LATRALE DANS UN OUVRAGE EN COURBE

16

Les pidroits latraux peuvent cacher toute perception d'une difficult ou d'une sortie que l'automobiliste dcouvrira quelques secondes plus tard et dans tous les cas, les distances d'arrt doivent tre respectes.

1.1.3 - Dimensionnement en hauteur

Les lments relatifs au dimensionnement en hauteur des ouvrages routiers du rseau national sont explicits dans la circulaire du 17 octobre 1986.

Pour un ouvrage neuf, la hauteur libre de l'ouvrage H est gale la sonmie :

* de la hauteur libre minimale Hm ;

* de la revanche de construction et d'entretien Rc ;

* de la revanche de protection Rp ;

H = Hm + Rc + Rp

Les valeurs numriques sont :

* Pour Hm :

- 4,75 m sur autoroute

- 4,50 m sur route nationale et itinraires europens

- 4,30 m dans le cas gnral

* Pour Rc en tranche couverte : 0,05 m.

* Vis--vis des quipements en tranche couverte : Rp = 0,10 m.

L'ensemble de ces dispositions donne donc la hauteur libre de l'ouvrage qu'il ne faut pas confondre avec la hauteur relle de l'ouvrage car diffrents autres paramtres sont prendre en compte :

* les quipements de ventilation (acclrateurs, canaux de ventilation) qui peuvent conduire un surgabarit local ou gnral de l'ouvrage ;

* la signalisation verticale qui, si elle doit tre implante en plafond de l'ouvrage, conduit ncessairement un surgabarit ;

* l'influence du trac en plan et du d vers dont l'effet peut tre sensible ;

* l'influence du profil en long : pour les tranches couvertes point bas, il convient de vrifier que la distance de visibilit longitudinale est respecte ;

* la revanche supplmentaire vis--vis des quipements fragiles : dans de nombreux cas les difficults d'entretien de la signalisation verticale ou de canaux de ventilation conduisent les services d'entretien demander cette revanche supplmentaire. Elle peut tre indispensable si l'ouvrage est un point singulier de l'itinraire : en effet, la revanche vis--vis d'une structure lgre l'air libre est de 0,50 m sans rapport avec la revanche de 0,10 m en tranche couverte.


1 s E E

8 8 r

Marge latrale (revanche protection

Cote thorique minimale impose au projeteur

Tolrance de ralisation ou revanche supplmentaire de construction |Rc)

- ^ ^ ^ ^ ^ ^ : ^

i :

r // de W v \ \ \ - '

1

RovorKhe de protection |Rp)

; > : : ^ ^ ^

Largeur roulabla

\^^^^^^^^N^^^^^^^

1 -8

% 8 X

%.

\ \ \ \ \ \ W \ \ \ W \ \ ^

1

Figure 1.6

DIMENSIONNEMENT EN HAUTEUR

Figure 1.7

PROFIL EN LONG ET DISTANCE DE VISIBILIT

Niveau chausse

Traverse ou dalle sifprieu-e

d distance de visibilft

En point bas, hauteur de l'il dans le poids lourd : 2.5r

^^r

Traverse ou dalle suprieure

d > distance de visibilit ^ ^ ^ ^

hau

^^^.

tour de l'obstacle ^ ^ apercevoir

\ Niveau chausse

En point haut, hauteur de l'il dans un vhicule lger : 1 m

18

Il convient galement de garder l'esprit la hauteur libre minimale ncessaire pour les vhicules de service et de secours qui est fixe par la circulaire du 17 octobre 1986 3,65 m. Elle peut avoir son importance dans le cas d'encombrement latral sur BAU ou trottoir franchissable. En effet, l'implantation d'appareils d'clairage, d'quipements d'exploitation et de scurit diminuera la hauteur disponible pour le passage de ces vhicules.

De toute faon la hauteur minimale de l'ouvrage devra tre homogne avec la hauteur pratique sur l'ensemble de l'itinraire et toute limitation de gabarit dans la tranche couverte devra tre accompagne de mesures adaptes (exemple : poutre gabarit, signalisation spcifique et naturellement un itinraire de dtournement...).

1.1.4 - Profil en long

Le profil en long du projet peut conduire deux difficults.

Tout d'abord, comme pour le trac en plan, les distances de visibilit doivent tre vrifies. Des problmes de visibilit sont relativement frquents dans les trmies d'accs aux petits souterrains, gabarit rduit par exemple, et la vrification pralablement toute tude de Gnie Civil est ncessaire.

Figure 1.8 PROFIL EN LONG

ET VISIBILIT


La seconde difficult est le problme de rampes sur une longueur consquente qui conduisent des missions de polluants trs leves par les poids lourds et donc un dimensionnement coiiteux de la ventilation.

En outre, dans certains cas, cela peut conduire la cration d'une voie poids lourds. Le document du C.E.T.U. "lments d'apprciation des pentes et des rampes admissibles. Aide la dcision " traite par ailleurs ce problme.

1.1.5 - Conclusion sur les caractristiques fonctionnelles du projet Les caractristiques fonctionnelles du projet de tranche couverte mritent une analyse pousse en liaison avec le projet routier, et l'exploitation future de l'ouvrage. En particulier, l'utilisation possible de la tranche couverte par des vhicules transportant des matires dangereuses, polluantes ou inflammables doit tre prcise. Cette dmarche vite d'arriver un projet de Gnie Civil complet mais mal adapt aux contraintes gnrales de la voie routire.

I 1.2 - UTILISATION DE LA SURFACE AU SOL LIBRE PAR LA COUVERTURE

Dans la majorit des cas, on envisage une tranche couverte pour viter les nuisances que provoquerait la circulation dans les zones habites ou les sites d'intrt touristique ou de loisirs.

Cependant, ds le dbut du projet il faut connatre les usages prvus de la dalle de couverture pour envisager le dimensionnement de cette dalle.

Figure 1.9 UTILISATION DE LA DALLE DE COUVERTURE EN PARKING


De quelle faon sera utilis cet espace ? :

* Sera-t-il accessible aux vhicules ou uniquement aux pitons ?

k Sera-t-il un jardin ? Le cas chant quelle charge permanente et quelle surcharge cela reprsente-t-il?

* Sera-t-il un parking accessible aux poids lourds, un march ?

* Envisage-t-on des constructions sur la tranche couverte ?

* Faudra-t-il y implanter une station de ventilation, avec ventuellement des chemines ou des transparences arauliques (cf 2.2.1) ?

La rappropriation par les riverains ou les municipalits de l'espace recr au-dessus de la dalle ne sera pas sans influence sur l'tude de la tranche couverte. En effet, un jardin ncessite au minimum 50 cm de terre (soit 1 t/m^ de charge permanente) et engendre des surcharges d'exploitation correspondant aux utilisateurs et l'entretien des espaces.

Ces charges prendre en compte influenceront au minimum le dimensionnement de la dalle de couverture mais peuvent avoir aussi des consquences sur d'autres lments de l'ouvrage (fondation, pidroits,...). De fortes hauteurs de terre sur la dalle peuvent mme dans certains cas conduire modifier la ligne rouge du projet, ce qui peut remettre en cause outre la tranche couverte, ses zones d'accs.

Il apparat donc trs important d'entamer un dialogue avec les municipalits concernes ds le premier stade des tudes, afin de dfinir d'un commun accord les conditions futures d'utilisation de la dalle. Les aspects abords doivent tre dfinitivement fixs : accessibilit de la dalle, intgration dans le site, lien avec d'autres projets locaux, besoins en stationnement, charges admissibles...

Il convient en consquence ds le dpart d'avoir conscience de cette volution du projet dans le temps qui peut jouer galement sur la longueur de la couverture, pour que le projet de Gnie Civil avance la mme vitesse que la concertation.

I 1.3 - CONTRAINTES DU SITE

- Les contraintes du site sont prciser car elles peuvent dicter le mode de ralisation des travaux ;

- le plan de tous les rseaux et leurs contraintes propres doit tre disponible ;

- les limites possibles pour les phasages du chantier (dviations locales de circulation), les soutnements provisoires (tirants d'ancrage par exemple) doivent tre dfinis ;

- les contraintes lies la prsence d'eau dans le sous-sol doivent galement tre tudies (effet barrage, rejets...).

Bien entendu, une analyse du devenir du secteur environnant la tranche couverte est galement effectuer pour vrifier les conditions d'entretien de l'ouvrage ralis, et s'assurer du respect de l'environnement tant au niveau sonore qu'au niveau de la qualit de l'air.


I 1.4 - DONNEES DE BASE DU PROJET - CAHIER DES CHARGES L'analyse exhaustive des donnes de base du projet sera rpertorie dans le cahier des charges. Elle permettra de rflchir sur les options de base du projet et de mettre en vidence les points dterminants de ces donnes qui dicteront en partie le projet de tranche couverte.

Elle doit tre valide par le chef de projet avant toute tude de Gnie Civil proprement dite et permettre d'tablir un dialogue efficace avec les diffrents partenaires (futur gestionnaire ou lus proccups galement par l'utilisation de la dalle).


DISPOSITIONS LIEES AUX CONTRAINTES D'EXPLOITATION ET DE SCURIT

Ces dispositions sont dfinies dans la toute rcente instruction relative aux dispositions de scurit dans les nouveaux tunnels routiers, annexe la circulaire n 2000-63 du 25 aot 2000 relative la scurit dans les tunnels du rseau national.

Elles s'appliquent aux nouveaux tunnels routiers de longueur suprieure 300 m, les tranches couvertes tant, en termes de fonctionnalits, assimiles aux tunnels.

Elles constituent pour chaque ouvrage un ensemble de mesures complmentaires qui dpendent de nombreux facteurs : caractristiques de l'itinraire, caractre unidirectionnel ou bidirectionnel de la circulation, type urbain ou interurbain de l'ouvrage, gabarit autoris, rgime du passage des vhicules transportant des marchandises dangereuses, etc.

Les indications qui suivent ne peuvent, de ce fait, qu'tre de porte gnrale et devront faire l'objet d'une application au cas par cas.

Il est en particulier signal que les tunnels gabarit rduit font l'objet de prescriptions particulires qui ne sont pas reprises dans le prsent document. Par ailleurs, les tunnels dans lesquels le passage des vhicules transportant des marchandises dangereuses est autoris font l'objet de mesures de scurit renforces ; celles-ci sont signales succinctement dans le prsent document mais mritent un examen attentif ds l'laboration de l'tude prliminaire d'ouvrage d'art.

I 2.1 - DISPOSITIONS DE GNIE CIVIL LIES LA SCURIT Elles consistent essentiellement en :

Des issues de secours implantes tous les 200 m (ouvrages urbains) ou 400 m (ouvrages inter-urbains) dans chaque tube ; elles prsentent une largeur utile de 1,40 m (soit 1,50 m pour le gnie civil) et une hauteur utile de 2,20 m. Un sas d'au moins 5 m^ est prvoir en partie basse. Ces issues doivent dboucher en surface dans les zones accessibles aux services de scurit.

* Des niches de scurit implantes tous les 200 m sur le ct droit de chaque sens de circulation. Elles sont disposes d'un seul ct dans le cas trs gnral des tranches couvertes 2 tubes unidirectionnels et des deux cts, en face face, dans le cas particulier d'un seul tube bidirectionnel. Elles sont, le cas chant, associes aux issues de secours, les niches d'extrmit tant, de prfrence, reportes l'extrieur de la tranche couverte. Elles sont, la plupart du temps, fermes par une porte. Leurs dimensions minimales sont les suivantes : largeur de 1,50 m, profondeur de 1,00 m, hauteur de 2,00 m sur toute la surface.


Figure 2.1 ISSUE DE SECOURS ET

NICHE DE SCURIT

Figure 2.2 ISSUE DE SECOURS AVEC ESCALIER TOUS LES 200 M

l=0.90m mini h=2.00m mini h=2.20m mini

24

* Des niches d'incendie implantes tous les 200 m environ et d'un seul ct ; elles sont gnra-lement accoles aux niches de scurit. Leurs dimensions sont adapter aux caractristiques des matriels loger mais sont gnralement les suivantes : largeur de 1,00 m, profondeur de 1,00 m, hauteur de 2,00 m.

* Des murs antirecyclage aux ttes. Il s'agit de prolonger l'extrieur le mur de sparation entre les deux tubes de la tranche sur une quarantaine ou une cinquantaine de mtres de manire viter que l'air vici ou les fumes d'incendie s'chappant d'un tube ne pntrent dans l'autre. La hauteur du mur doit rester gale la hauteur libre de l'ouvrage sur les 10 ou 20 m proches du dbouch, et peut tre rduite progressivement jusqu' son extrmit. La mme fonction peut tre ralise par un dcalage en plan des dbouchs des deux tubes.

* Dans le cas o le passage des vhicules transportant des matires dangereuses est autoris dans l'ouvrage, un caniveau fente continue avec regards siphodes de raccordement au collecteur principal, implants tous les 50 m, et une bche de rtention d'une capacit minimale de 200 m3.

* Des bches de recueil des eaux dont les dimensions sont dfinir, au cas par cas, lorsque la tranche couverte prsente des points bas. Le cas chant, ces bches font office de bches de rtention comme voqu ci-dessus.

* Dans le cas d'impossibilit de raccordement des canalisations d'eau d'incendie au rseau de distribution public ou d'insuffisance de la pression dans celui-ci, un rservoir chacune des ttes ou un seul rservoir d'une capacit globale de 160 m^ (valeur porte 200 m^ si le passage des vhicules transportant des marchandises dangereuses est autoris).

* Des locaux techniques et, le cas chant, des stations et galeries de ventilation.

Figure 2.3 MUR ANTIRECYCLAGE


I 2.2 - EQUIPEMENT D'EXPLOITATION ET DE SECURITE

2.2.1 -Ventilation

2.2.La - Ventilation naturelle - Ncessit d'une ventilation mcanique

II y a toujours intrt favoriser la ventilation naturelle. Celle-ci est particulirement active dans les ouvrages tubes unidirectionnels qui bnficient pleinement de l'effet de pistonnement des vhicules.

D'une manire gnrale, la ncessit d'une ventilation mcanique dpend de nombreux facteurs : caractristiques du trafic, profils en long et en travers, conditions atmosphriques, etc. En fait, c'est dans la plupart des cas le critre du dsenfumage qui conditionne le besoin en ventilation mcanique. Celui-ci est ncessaire :

* partir de 300 m de longueur pour les tranches couvertes urbaines ;

* partir de 500 m de longueur, en gnral pour les tranches couvertes non urbaines, voire davantage dans certains cas particuliers.

Cependant, dans des circonstances particulires (fortes rampes, gabarit rduit), il peut s'avrer ncessaire de ventiler en vue de diluer les gaz d'chappement partir de longueurs infrieures celles prescrites pour le dsenfumage.

2.2. l.b - Fonctions essentielles de la ventilation mcanique

La ventilation mcanique a pour rles essentiels de :

* diluer les gaz d'chappement (problmes de toxicit de l'air, de visibilit et de confort des usagers) ;

* assurer le dsenfiimage en cas d'incendie ;

* le cas chant, viter que l'environnement des ttes ne soit pollu par le rejet de l'air us sortant de la tranche couverte.

2.2.Le - Systmes de ventilation

Deux systmes de base peuvent tre envisags ; le choix dcoule de l'examen des domaines d'application et des possibilits de mise en oeuvre dcrits ci-aprs :

. Systme longitudinal

Il consiste assurer un courant d'air longitudinal au moyen d'acclrateurs accrochs au plafond ; l'air entre par une tte et sort par l'autre aprs s'tre charg en polluants.


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MODE NORMAL

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DESENFUMAGE

Figure 2.4

SYSTME DE VENTILATION LONGITUDINALE SIMPLE

Ce systme est particulirement bien adapt aux tranches couvertes tubes unidirectionnels (cas le plus rpandu). Les acclrateurs soufflent alors toujours dans le sens de la circulation des vhicules (fig. 2.4.a).

Dans le cas d'un incendie survenant dans un tube, les fumes sont pousses vers l'aval ; les usagers bloqus l'arrire du foyer sont alors protgs par le courant d'air frais (fig. 2.4.b).

Le systme est trs sr sur le plan de la scurit incendie, sauf s'il y a risque de congestion du trafic l'aval. C'est ce qui conduit limiter son application aux tranches couvertes urbaines de moins de 800 500 m de longueur, selon leur mode d'exploitation, de manire permettre aux vhicules situs l'aval d'vacuer l'ouvrage avant que le foyer ne prenne sa pleine puissance.

Il est galement possible dans ce mme objectif, d'appliquer le systme longitudinal aux tranches couvertes de plus de 500 800 m, en mettant en place des dispositifs d'extraction ponctuelle des fumes permettant de diviser l'ouvrage en plusieurs cantons (fig. 2.5).


; M 4 AIR FRAIS

" a = f M ma^ ma**-\

AIR FRAIS

;.jt4,^ WnS AIR FRAIS

DESENFUMAGE

Figure 2.5

SYSTME DE VENTILATION LONGITUDINALE AVEC DISPOSITIFS D'EXTRACTION

AIR FRAIS

PUITS DE SOUFFLAGE ET D'EXTRACTION

/ \ L ^ JL AIR VICIE

ma*aEF)SF AIR FRAIS ,:: H?::v(cn~

DESENFUMAGE

Figure 2.6

SYSTME DE VENTILATION LONGITUDINALE AVEC CANTONNEMENT

28

Pour des tranches couvertes de grande longueur, les puits d'extraction peuvent tre complts par des puits d'insufflation d'air frais, ce qui permet alors de raliser des tronons d'ouvrages quasi indpendants en mode normal d'exploitation (fig. 2.6).

Il faut noter qu'en ce qui concerne l'environnement, l'air vici s'chappe par la tte de sortie de chaque tube, ce qui peut poser problme. Dans les cas les plus difficiles (mais cela concerne essentiellement les milieux urbains), il peut s'avrer ncessaire de mettre en oeuvre des stations d'extraction permettant de prlever l'air avant qu'il ne sorte de la tranche couverte pour le rejeter au moyen de chemines dans des zones moins sensibles.

Dans le cas des tranches couvertes bidirectionnelles (cas trs particulier), ce systme longitudinal ne peut tre retenu que dans les limites d'application indiques plus loin. Les acclrateurs doivent alors pouvoir souffler dans un sens ou dans l'autre suivant les circonstances. Quant au dsenfumage, il ne peut tre ralis de manire scuritaire, dans un sens ou dans l'autre, qu'aprs l'vacuation des usagers.

Limites d'application

k Cas gnral des tranches couvertes 2 tubes unidirectionnels :

- Tranches couvertes urbaines : longueur n'excdant pas 800 m suivant la capacit de l'exploitant pouvoir contrler le courant d'air enfum en cas de congestion du trafic lors d'un incendie. Au-del, il convient de prvoir des systmes d'extraction massive, au minimum tous les 500 ou 800 m, afin de pouvoir cantonner l'ouvrage en cas d'incendie.

- Tranches couvertes non urbaines : longueur pouvant aller jusqu' 5 km, suivant l'intrt conomique du systme. Au-del de 5 km, cas non encore recens, il conviendrait de prvoir des systmes d'extraction massive.

Cas particulier des tranches couvertes bidirectionnelles :

- Tranches couvertes urbaines : ce systme ne peut pas tre retenu.

- Tranche couvertes non urbaines : longueur limite 1000 m (exceptionnellement plus) avec renforcement des amnagements pour l'vacuation et la protection des usagers.

Des restrictions peuvent galement s'appliquer aux ouvrages prsentant une dclivit gale ou suprieure 6 % dans le sens descendant : aspect du refoulement naturel des fumes d'incendie vers l'amont (effet dit "de chemine").

Dispositions constructives

Les acclrateurs sont accrochs la dalle de couverture par batteries.

Une tude du dimensionnement de la ventilation est raliser, au cas par cas, en tenant compte notamment des conditions de dsenfumage de l'ouvrage. En premire approche, on peut prvoir, dans chaque tube de circulation, 3 4 batteries de 3 ou 4 acclrateurs par km de longueur avec un minimum de 2 pour les ouvrages courts (valeurs majorer si le passage des vhicules transportant des matires dangereuses est autoris).


Figure 2.7

BATTERIE D'ACCLRATEURS EN PLAFOND

13.00 la.oo 13.00 9.00 9.00

dS-batterie d'acclrateurs ,

figure 2.8 BOSSAGE POUR BATTERIE D'ACCLRATEURS

30

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Chaque batterie ncessite un surgabarit de 1,80 m 2,00 m de hauteur (par rapport la hauteur libre minimale). Celui-ci peut tre ralis sur toute la longueur de la tranche couverte si cette disposition est justifie par ailleurs. Dans le cas gnral, le surgabarit est ralis sous la forme de bossages rgnant sur une longueur de 20 25 m ; 10 12 m en surgabarit plein et 10 13 m en raccordement par biseau. La forme des bossages est adapter suivant qu'ils sont raliss pour un seul tube ou, comme c'est gnralement le cas, pour l'ensemble des deux tubes.

L'espacement minimal entre deux batteries successives, ou entre la tte de sortie et la batterie la plus proche, est de l'ordre de 70 100 m suivant la section transversale du tube. Une distance minimale du mme ordre de grandeur doit galement tre respecte entre une batterie et un panneau de signalisation dispos l'aval ( adapter, au cas par cas, en fonction de la taille du panneau).

Quant aux dispositifs d'extraction massive ventuellement ncessaires, ils sont dimensionns pour aspirer un dbit d'air enflim Q qui, exprim en m^/s, est approximativement gal la section transversale S du tube muhiplie par 5. Cela ncessite une ouverture dans la dalle de couverture de chaque tube (ou ventuellement en pidroit) variant de S/3 S/2 (vitesse moyenne de l'air de 10 15 m/s) et un exutoire de S/2 environ. Ces valeurs sont fortement majores lorsque le passage des vhicules transportant des marchandises dangereuses est autoris. Un mme exutoire peut tre prvu pour l'ensemble des deux tubes si la station d'extraction correspondante est prvue cet effet. La conception et le dimensionnement de cette dernire doivent faire l'objet d'tudes particulires.

Avantages et inconvnients du systme longitudinal

* Pas de galerie ou de station de ventilation.

* Systme simple.

* Bonne efficacit du dsenfumage.

Ncessit de zones de surgabarit ce qui peut tre trs contraignant si cela conduit un abaissement gnral du profil en long de la tranche couverte.

noter toutefois qu'il s'agit de zones ponctuelles dont l'implantation peut tre adapte suivant les contraintes propres du projet : niches localises au droit de la traverse d'un missaire ou d'un rseau quelconque au-dessus de la dalle de couverture par exemple.

Prennit relativement limite des acclrateurs soumis l'ambiance corrosive rgnant dans la tranche couverte.

Dimensionnement dlicat dans la mesure o c'est le tube de circulation qui constitue lui-mme la galerie de ventilation. Il faut donc prendre en compte l'ensemble des lments agissant sur l'coulement de l'air en tunnel: rsistances linaires et singulires dues l'ouvrage lui-mme, effet de pistonnement des vhicules (rsistant si le trafic est bloqu), effet des diffrences de pression dues au vent, destruction ou perte de pousse des acclrateurs lie la chaleur, et, le cas chant, effet de chemine en cas d'incendie.


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Figure 2.9 PRINCIPALES DISPOSITIONS RELATIVES AU SYSTME DE VENTILATION TRANSVERSALE

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PRINCIPALES DISPOSITIONS RELATIVES AU SYSTME DE VENTILATION

SEMI-TRANSVERSALE RVERSIBLE

32

. Systme transversal et semi-transversal rversible

Il est caractris par :

* une insufflation d'air frais continue le long du tunnel ;

* une extraction d'air vici galement rpartie assurant le dsenftimage en cas d'incendie ou limitant l'chappement des polluants aux ttes.

L'air frais est, de prfrence, insuffl en partie basse notamment pour ne pas destratifier les fumes en cas d'incendie. L'air vici et surtout les fumes d'incendie doivent toujours tre aspirs en partie haute.

11 est noter que lorsque les cantons de ventilation ont une longueur suprieure 800 m, il convient, en cas d'incendie, de pouvoir insuffler de l'air frais faible rgime en partie basse des pidroits dans la zone d'extraction des fumes.

Lorsque ces cantons ont une longueur infrieure 800 m, il est admis que l'apport d'air frais soit assur par les cantons voisins.

11 est galement possible de ne prvoir qu'une insufflation avec un systme semi-fransversal rversible permettant, en cas d'incendie, de transformer localement le rseau d'air frais en rseau d'extraction (fig. 2.10). Ce systme prsente cependant l'inconvnient du dlai ncessaire l'inversion du flux d'air dans les conduits, en cas d'incendie ; // n 'est donc envisager que dans des conditions particulires.

Figure 2.11 QUIPEMENT DE VENTILATION

TRANSVERSALE


Dispositions constructives

Des galeries peuvent tre disposes soit latralement sur un seul ct ou les 2 cts, soit en plafond.

En pidroit, prvoir une largeur minimale de galerie d'environ 1 m (critres de visibilit et de profil araulique).

En plafond, prvoir une hauteur de galerie de 2 m. Pour les ouvrages courts ou lorsque les contraintes de cots sont fortes, il est admis de ramener cette hauteur 1,50 m (avec possibilit de descendre localement 1,20 m).

Avec les sections offertes, il est gnralement possible de prvoir :

* Une petite station de ventilation tous les 400 m ou 800 m sur chaque ct lorsqu'on dispose d'une ou de deux galeries latrales (chaque station intgre une issue de secours et alimente une gaine de part et d'autre sur 200 m ou 400 m , avec franchissement d'une issue pour les galeries de 400 m de longueur).

* Une station en surface tous les 1,5 km environ lorsque les galeries sont en plafond.

A : ^ ;

a) Dans certains cas particuliers, on peut intgrer des petits ventilateurs rversibles dans l'paisseur de la dalle (nervure ou poutres) en prlevant ou rejetant l'air directement l'extrieur et en l'insufflant ou en l'aspirant en partie haute de la tranche couverte moyennant des prcautions d'insonorisation. Il faut quand mme prvoir un surgabarit (variable de 0,50 m 1,00 m) et les problmes d'implantation des prises d'air et des exutoires sont souvent difficiles rsoudre.

b) Dans les tranches couvertes urbaines de longueur suprieure 1 km environ, on prvoit gnralement des lments de plafond mobiles, constituant de trs grandes trappes de dsenfumage dites "transparences arauliques" (environ 150 m^ d'ouverture).

Figure 2.12 TRANSPARENCE

ARAULIQUE


Ces dispositifs ont pour objet de constituer un recours pour l'vacuation des fumes dans le cas o le dsenfumage mcanique se rvlera dfaillant ou pas assez efficace. Grce au cantonnement ainsi ralis, ils permettent d'viter l'enfumage gnral de la tranche couverte ; ils rduisent galement l'effet, dfavorable au dsenfumage, des diffrences de pression atmosphrique entre les ttes (effets de vents extrieurs). c) Le dsenfumage en systme de ventilation transversal ou semi-transversal rversible ncessite

le maintien de la stratification des fumes chaudes dans la tranche couverte, ce qui implique une faible vitesse du courant d'air longitudinal dans celle-ci au voisinage de l'incendie. La matrise de ce courant d'air peut ncessiter la mise en uvre de plusieurs cantons de ventilation ou, dans certains cas particuliers, de dispositifs spcifiques (acclrateurs, injecteurs) dfinir au cas par cas.

Avantages et inconvnients du systme de type transversal

* Pas d'quipement lectromcanique en tunnel (bonne prennit et facilit d'intervention). * Bonne matrise des dbits d'air mis en jeu dans les conduits, mais difficult de la matrise du

courant d'air longitudinal dans la tranche couverte en cas d'incendie.

* Ncessit de galeries et de stations de ventilation, d'o un surenchrissement du cot des ouvrages et difficults d'insertion dans le site des prises d'air et chemines.

2.2.2 - clairage 2.2.2.a - Fonctions assurer

- Fonction similaire l'clairage public nocturne pour ce qui concerne la zone courante (clairage de section courante).

- Combattre l'effet "trou noir" l'entre (l'effet d'blouissement la sortie tant gnralement beaucoup moins problmatique) ; cette fonction est ralise par l'clairage de renforcement.

2.2.2.b - Systme d'clairage - Rservations prvoir dans la structure

- Pour la section courante : systme classique flux dirig, avec luminaires disposs longitudi-nalement, gnralement en haut des pidroits, au-dessus des trottoirs. Il est galement possible (et prfrable sur le plan nergtique) de les disposer sous plafond, au-dessus des voies de circulation ; la hauteur minimale disponible doit tre alors d'environ 30 cm + 10 cm de revanche de protection. Les niveaux d'clairement installs sont d'environ 150 lux dans les ouvrages urbains et de 100 lux dans les ouvrages interurbains.

- Pour les renforcements d'extrmit, deux systmes sont envisager :

1 - le systme classique similaire celui utilis en section courante mais avec des niveaux nettement plus levs (1000 3000 lux).


- le systme "contreflux" consistant diriger le flux lumineux vers les usagers en respectant toutefois les exigences de non blouissement. Les luminaires sont alors ncessairement disposs sous plafond, en position transversale. Ce systme est particulirement avantageux l'exploitation et bien adapt aux tubes unidirectionnels, en particulier sur les voies vitesse rapide (> 80 km/h). Il ncessite cependant un surgabarit d'environ 40 cm sur la longueur de ce renforcement (200 400 m suivant la vitesse autorise et la luminance des ttes).

Figure 2.13 SYSTME D'CLAIRAGE DISPOS EN PLAFOND


2.2.3 - Alimentation lectrique

Elle est assure par le rseau de distribution publique d'E.D.F.

Pour les ouvrages non ventils, la livraison de l'nergie est ralise en basse tension. Il n'est, en gnral, besoin d'implanter qu'un petit local lectrique d'une dizaine de m .^

* Pour les ouvrages ventils, il faut gnralement un ou plusieurs postes haute tension ; on peut ainsi prvoir :

- Pour les tranches couvertes de moins de 800 m :

- soit un poste implant en partie centrale (= 150 m^), - soit un poste chaque tte (= 100 m^ chacun).

- Pour les tranches couvertes de longueur comprise entre 800 et 1500 m :

- un poste chaque tte (100 150 m^ chacun). - Pour les tranches couvertes de longueur suprieure 1500 m :

- un poste chaque tte (150 m2 chacun), - des postes intermdiaires avec un intervalle maximal de 1500 m environ (50 m^

chacun). Il est prcis que les stations de ventilation sont pratiquement toujours associes un poste de transformation.

Suivant le niveau de service assurer et les possibilits offertes par E.D.F., il peut tre ncessaire de prvoir dans les tranches couvertes ventiles un ou plusieurs groupes lectrognes (local d'environ 20 30 m2 pour une tranche couverte de 1 km de longueur).

Enfin, un ou plusieurs ensembles batterie-onduleur sont ncessaires pour reprendre l'alimentation sans coupure des quipements de scurit (signalisation, tlvision, tltransmissions, etc.).

2.2.4 - Autres quipements d^exploitation et de scurit

Sont concerns :

Le rseau d'eau incendie : poteaux incendie disposs dans les niches de scurit et desservis, par une canalisation cheminant gnralement sous trottoir, ou par piquages individuels directement raliss sur un rseau de surface.

La signalisation variable :

- signalisation d'arrt dispose l'entre de chaque tube,

- signaux d'affectation de voie pour les tranches couvertes de plus de 800 m de longueur (sauf si elles ne comportent pas de surveillance ou si elles ne comportent qu'une voie par sens) ; rinterdistance des signaux est respectivement de l'ordre de 200 m et 400 m dans les tranches couvertes urbaines et interurbaines. Prvoir une surhauteur d'environ 50 cm (60 70 sur autoroute ou sur voie rapide).


* Le rseau de tlvision : gnralement associ un systme de dtection automatique d'incident ; l'implantation des camras tous les 100 ou 200 m doit faire l'objet d'une tude spcifique.

* Le rseau d'appel d'urgence : postes d'appel logs dans les niches de scurit.

* Le rseau de gestion technique centralise : il met en oeuvre des automates logs dans les locaux techniques et des superviseurs logs au PC, ainsi que des cbles de liaison.

* Le cas chant, le rseau de rtablissement des radiocommunications (cble rayonnant courant le long de chaque tube, appareillage implant en local technique et antennes extrieures).

Autres quipements divers : anneaux d'ancrage scells en pidroit tous les 30 40 m, hublots de jalonnement disposs en partie basse des pidroits, dtecteur incendie des locaux techniques, etc.


LES PRINCIPAUX TYPES DE STRUCTURES : DESCRIPTION ET

CONDITIONS GNRALES D'EMPLOI

I 3.1 - PRINCIPAUX PARAMETRES DE CONCEPTION ET DE CHOIX

Dans la conception d'une tranche couverte, le choix de la structure dpend de nombreuses donnes et contraintes, dont les principales sont :

* les donnes fonctionnelles et dimensionnelles : gabarit respecter, hauteur libre minimale, profil en travers, etc., qui imposent entres autres les dispositions gomtriques minimales (cf. chapitre 1) ;

* les contraintes lies l'exploitation et la scurit, en particulier celles lies la tenue au feu (cf. chapitre 2), et celles lies la ventilation quand elle est ncessaire (bossages, niches), qui peuvent conditionner l'ouverture et/ou le profil en long de l'ouvrage ;

* les contraintes d'ordre environnemental : site, emprise disponible en phase travaux et titre dfinitif, prsence de constructions, nature de celles-ci, prsence de voiries et rseaux divers enterrs, e tc . . Ces contraintes peuvent dicter la conception mme de l'ouvrage (ouvrage unique, tubes distincts, voire ouvrage unique chausses superposes), interdire l'emploi de certaines mthodes ou techniques, voire en imposer d'autres ;

* les donnes et contraintes gologiques et gotechniques, et notamment la nature des sols rencontrs et leurs caractristiques gotechniques (rsistance, raideur,...) ;

* celles lies l'hydrogologie du site, savoir existence de nappes souterraines, et nature et niveaux caractristique de celles-ci qui, bien souvent, ont une incidence toute particulire sur l'excution des ouvrages mais aussi sur la conception mme de ces derniers ;

* les contraintes d'excution et de ralisation du projet, parmi lesquelles notamment le maintien de voies de circulation existantes pendant les travaux, qui peuvent conduire un phasage spcifique avec un impact significatif sur les cots et les dlais de ralisation ;

* les contraintes architecturales.

II est important que ces donnes et contraintes soient connues assez tt dans la conception du projet, et ncessairement dans le cadre de l'tablissement de l'E.P.O.A., car elles peuvent avoir, comme cela a t soulign prcdemment, une forte incidence sur le choix du type de structure et sur le cot de l'ouvrage.


On trouvera dans ce chapitre une description des principales structures utilises, en trmie et en partie couverte, et leurs conditions gnrales d'emploi, en fonction notamment des donnes et contraintes essentielles du projet. Pour une conception plus dtaille de ces structures, il conviendra de se reporter le cas chant aux documents de rfrence cits ci-aprs.

Les problmes de choix et de conception des structures sont diffrents selon qu'il s'agit d'une trmie d'accs (ou d'une tranche ouverte) ou d'une structure couverte. Nanmoins, le choix des structures pour ces deux parties d'un mme ouvrage n'est gnralement pas indpendant, compte-tenu du fait, naturellement, que les contraintes voques prcdemment sont bien souvent les mmes, quelques diffrences locales prs, mais compte tenu aussi du fait que l'on recherchera en principe une certaine continuit mcanique et/ou architecturale des ouvrages.

Il arrive par ailleurs qu'au terme de l'analyse des donnes et contraintes du projet plusieurs solutions restent techniquement possibles ; le choix dfinitif doit intgrer aussi bien les paramtres conomiques que les conditions d'exploitation du fiitur ouvrage, et peut mme ncessiter un approfondissement de l'tude des structures.

3.2 - TRMIES D'ACCS ET TRANCHES OUVERTES

3.2.1 - Gnralits

Lorsque l'emprise disponible le permet, la trmie ou la tranche ouverte peut tre simplement constitue par une tranche talute. En l'absence de donnes prcises (stade des tudes pralables), on pourra adopter pour les talus une pente de 3/2 (trois horizontalement pour deux verticalement), moins que la gologie et l'exprience locales, ou les lments gotechniques disponibles permettent de mieux les dfinir.

Toutefois, des problmes d'emprise, assez courants en site urbain, et/ou encore la prsence d'une nappe ou de sols de mauvaises caractristiques gotechniques rendent gnralement inadapte toute solution de talutage et imposent donc souvent de border latralement les trmies d'accs par des ouvrages de soutnement dfinitifs.

Les structures de soutnement qui peuvent tre envisages sont trs diverses. D'un point de vue technique, le choix d'une solution dpendra bien souvent et avant tout des conditions d'emprise et d'environnement ainsi que des conditions hydrogologiques. Lorsque celles-ci sont favorables, une solution classique de type mur en bton arm (voire de type mur poids en lments prfabriqus, "vgtalisable", ventuellement) peut souvent convenir. Dans les cas contraires, les structures de type parois (ou ventuellement rideaux), assez courantes aussi pour ces types d'ouvrages, sont gnralement mieux adaptes.

Il convient de noter galement que les structures de soutnement en trmie peuvent avoir supporter en tte des dispositifs de retenue (gardes corps, barrires,...) et/ou servir de support des crans antibruit, des casquettes ou des panneaux acoustiques. Par ailleurs, les parements vus peuvent tre traits des fins architecturales, par exemple par modelage ou par des lments rapports fixs la structure. Il peut donc tre ncessaire de mettre en place un dispositif de retenue en pied de l'ouvrage, pour protger


l'usager vis vis de l'obstacle que peut reprsenter le parement (ou ventuellement certaines parties en saillie de l'ouvrage, comme des ttes de tirants extrieures par exemple), mais aussi pour protger l'ouvrage lui-mme contre les chocs de vhicules. Ces dispositions peuvent avoir une incidence non ngligeable quant au choix d'un type d'ouvrage, notamment lorsque diffrentes solutions sont techniquement possibles.

Figure 3.1 TRMIE TALUTE

Collecte des eoux

I Clous (armatures scelles)/ Figure 3.2 SOUTNEMENT QUIP DE PANNEAUX ACOUSTIQUES ET D'UNE CASQUETTE


Figure 3.3 RALISATION D'UN MUR EN BTON ARM

A L'ABRI D'UNE PAROI CLOUE PROVISOIRE

Figure 3.4 EXCUTION D'UNE PAROI MOULE (EXCAVATION)

42

Les principales structures de soutnement et leurs conditions gnrales d'emploi sont prsentes ci-aprs. Rappelons toutefois que le choix des structures en trmie d'accs n'est pas indpendant de celui qui sera fait en partie couverte, et qu'il y aura lieu en principe de conduire globalement l'tude de ces deux parties d'un mme ouvrage.

Pour de plus amples renseignements sur les ouvrages de soutnement, et notamment sur leur description, leur constitution, leur mode d'excution et leurs conditions d'emploi on pourra se reporter utilement au "Guide de conception gnrale des ouvrages de soutnement" du SETRA (Dcembre 1998).

3.2.2 - Les ouvrages de soutnement

3.2.2.a - Les murs classiques en bton arm

Les murs classiques en bton arm, gnralement du type t renvers, peuvent constituer une solution bien adapte en trmie ds que les conditions d'emprise et les conditions hydrogologiques (absence de nappe ou terrains trs peu permables) permettent l'ouverture d'une fouille talute, mme pour des priodes de courte dure. Ils peuvent convenir pour des hauteurs de tranches qui atteignent jusqu' 7 8 mtres lorsque les qualits des sols de fondations ne sont pas trop mdiocres. En effet, ils peuvent constituer une solution techniquement et conomiquement bien adapte s'ils sont fonds superficiel-lement. La largeur de la semelle de fondation, qui est de l'ordre de 0,35 0,5 fois la hauteur totale du mur comprend gnralement un talon l'arrire du voile, qui contribue tendre l'emprise dfinitive de l'ouvrage lgrement au del du nu intrieur du voile.

Lorsque des conditions d'emprise plus svres en phase travaux ne permettent pas l'ouverture d'une fouille simplement talute, ce qui peut tre le cas localement ou de manire tendue l'ensemble de la trmie, il sera ncessaire en principe de recourir un blindage des fouilles (par exemple par une paroi berlinoise, par une paroi cloue en l'absence de nappe, ou dans le cas contraire, par un rideau de palplanches mtalliques). De telles dispositions, qui contribuent toutefois accrotre le cot des ouvrages, peuvent galement conduire opter pour une autre solution.

L'emploi de simples murs de soutnement requiert par ailleurs qu'il n'y ait pas de nappe phratique, ou que celle-ci soit profonde et ne concerne que trs peu l'ouvrage (trmie). Dans ce dernier cas il conviendra de prendre des dispositions pour faire face aux ventuelles venues d'eau qui, en tout tat de cause, doivent rester faibles (terrains peu permables). Dans le cas contraire (possibilit de remonte significative de la nappe), les problmes de venues d'eau derrire les murs, mais galement sous chausse, conduiront le plus souvent opter pour une autre solution qui rponde mieux cette contrainte (solution de type cuvelage ou paroi par exemple).

3.2.2.b - Les parois moules ou prfabriques en bton arm

La ralisation d'ouvrages de soutnement en parois moules dans le sol est une solution courante en site urbain, parce qu'elle rpond bien aux problmes particuliers d'emprise et d'environnement que pose souvent le site. Les parois moules sont ralisables dans presque tous les terrains, en prsence ou non de nappes souterraines (nappes phratiques ou en charge), et permettent d'atteindre de grandes profondeurs si cela est ncessaire.


Figure 3.5 SOUTNEMENT CONSTITU

D'UNE PAROI MOULE ANCRE

Figure 3.6 TTE D'ANCRAGE DANS UNE RSERVATION DE PAROI, QUIPE D'UN DISPOSITIF DE CONTRLE DE LA TENSION

44

L'paisseur des parois est couramment comprise entre 60 cm et 90 cm, mais peut atteindre parfois 1,00 m, voire 1,20 m. Une telle paisseur reste assez exceptionnelle toutefois, et peut se rencontrer par exemple lorsque certaines contraintes locales empchent la mise en uvre de tirants d'ancrage (cf ci-aprs).

Pour des hauteurs libres (ou hauteur de fouille) n'excdant pas 5 6 m environ, la stabilit des parois peut tre souvent assure uniquement par leur "encastrement" dans le sol (partie en fiche des parois), surtout si celui-ci est rsistant. Au-del, il est le plus souvent ncessaire d'ancrer les parois par un ou plusieurs lits de tirants prcontraints, selon la hauteur libre du soutnement. Les ttes d'ancrage sont en principe disposes dans des rservations prvues dans les parois.

Dans certains cas il est galement possible d'envisager le butonnage de deux parois situes en vis vis, si la profondeur et l'ouverture de la tranche le permettent (en principe ouverture de 18 20 m au plus). Les butons s'ils sont dfinitifs doivent tre protgs vis vis des chocs ventuels de vhicules hors gabarit.

D'une manire gnrale, la mise en oeuvre des tirants d'ancrage peut tre dlicate et demander une attention toute particulire, par exemple lorsque se posent des problmes d'encombrement du sous-sol, comme c'est assez frquemment le cas en site urbain (prsence de canalisations ou de rseaux divers, proximit d'ouvrages enterrs et de fondations d'ouvrages, et notamment de pieux). Elle peut mme s'avrer impossible, par exemple pour des raisons de proprit des trfonds. Dans de tels cas, il est possible de revenir une conception de paroi non ancre (ou "autostable"), en augmentant l'paisseur de celle-ci, ce qui est une solution gnralement trs lourde, ou en passant une solution de paroi contreforts, qui peut offrir une grande rsistance (et une forte inertie). Cette dernire solution peut convenir techniquement jusqu' une dizaine de mtres de hauteur, et mme plus si la paroi est encastre dans des terrains rsistants. Elle reste cependant lourde et encombrante, et ne devrait par consquent tre envisage que de manire assez exceptionnelle (ou localement).

Dans tous les cas, il est ncessaire de vrifier les dplacements en tte des parois, qui peuvent tre importants, et de s'assurer de leur compatibilit avec l'existant (btiments, chausses contigus, voiries et rseaux divers ou tous autres ouvrages voisins).

La paroi prfabrique est une solution alternative la paroi moule, qui prsente l'avantage d'avoir, rsistance gale, une paisseur plus faible (souvent de l'ordre de 40 50 cm), ce qui permet un gain d'espace significatif dans des conditions d'emprise trs svres. Elle permet galement une excution plus rapide des ouvrages et prsente aprs excavation, des parements gnralement rguliers et "lisses" (absence de hors profils et qualit de parements dispensant d'un ragrage). Elle ncessite toutefois de disposer proximit du chantier d'une aire importante pour la prfabrication et le stockage des panneaux, et ne s'avre souvent intressante conomiquement que pour d'importants linaires.

La hauteur des panneaux de parois prfabriques n'excde couramment pas une quinzaine de mtres environ, leur poids maximal tant limit 300 400 kN, pour des raisons de manutention. De ce fait, ces parois n'autorisent que des hauteurs libres qui n'excdent pas 8 9 m, ce qui reste toutefois suffisant dans la plupart des cas. Elles sont le plus souvent ancres par un ou deux lits de tirants prcontraints dont les ttes sont ici galement loges dans des rservations prvues cet effet.


Figure 3.7 PAROIS MOULES BUTONNEES EN TTE

Figure 3.8 EXCUTION D'UNE PAROI PRFABRIQUE -DESCENTE D'UN PANNEAU DANS L'EXCAVATION

46

Il est possible toutefois d'atteindre de plus grandes profondeurs que n'autorise la hauteur des panneaux prfabriqus, en prolongeant ces derniers dans le sol par une paroi dite "au coulis". Celle-ci est obtenue en poursuivant le forage de l'excavation jusqu' la profondeur dsire et en maintenant les panneaux suspendus aux murettes guides jusqu' ce que le coulis de forage "autodurcissant" (en principe coulis de ciment-bentonite) atteigne une rsistance suffisante. La paroi prfabrique rsistante en bton arm se trouve ainsi prolonge dans le sol jusqu'au niveau souhait par une "paroi de coulis" tanche. Toutefois cette partie de la paroi ne permet en aucun cas la reprise d'efforts de bute.

Une telle disposition peut nanmoins s'avrer utile pour rpondre des problmes de venues d'eau par exemple, la paroi tant ainsi prolonge jusqu' un horizon "tanche".

3.2.2.C - Les parois composites

Les parois composites sont constitues de pieux isols disposs verticalement le long du trac du soutnement raliser, avec un entre-axe le plus souvent compris entre 2,5 et 4,0 mtres, et de voiles en bton arm (coul en place ou projet) raliss entre ces pieux au fur et mesure du terrassement de la tranche.

Il peut s'agir de pieux mtalliques, constitus de profils en H ou d'un assemblage de deux poutrelles en I par exemple (auquel cas il s'agit de parois berlinoises), de pieux prfabriqus en bton arm (auquel cas il s'agit de parois parisiennes), ou encore de pieux fors ou mme de barrettes. Les pieux prfabriqus sont mis en place dans un forage pralable, dans lequel ils sont scells l'aide d'un bton, d'un mortier ou d'un coulis de ciment.

Les voiles sont raliss par plots de 2 5 mtres de hauteur, en bton coffr ou projet, et sont gnralement liaisonns aux pieux par des armatures.

Les parois composites, qui permettent de rpondre aux contraintes d'emprise couramment rencontres pour des tranches urbaines, ne peuvent en principe convenir que si le niveau de la nappe phratique ne dpasse pas celui de la chausse raliser, et cela aussi bien durant les travaux que lorsque l'ouvrage sera en service (ce qui n'empche pas naturellement de devoir leur associer un dispositif de collecte et d'vacuation des eaux d'infiltration). Elles peuvent tre ralises sur de grandes hauteurs, mais sont ncessairement ancres par un ou plusieurs lits de tirants d'ancrage prcontraints, pour des questions de rsistance et de dformation, ds que leur hauteur libre dpasse 4 5 mtres environ.

Certaines parois composites sont plus couramment utilises titre provisoire (parois berlinoises notamment). Leur emploi titre dfinitif se heurte en effet parfois des contraintes d'ordre architectural, des contraintes d'emprise, voire de scurit lorsque les ttes des tirants d'ancrage ne peuvent tre noyes dans la structure.

Les contraintes lies l'utilisation des tirants d'ancrage, titre provisoire ou dfinitif, sont les mmes que celles voques pour les parois moules, et l'on pourra donc cet gard se reporter au paragraphe prcdent.


Figure 3.9

PAROI COMPOSITE DE TYPE ''PARISIENNE" (AVEC PIEUX PRFABRIQUS EN BTON ARM)

Figure 3.10 TRMIE AVEC OUVRAGES DE SOUTNEMENT EN PALPLANCHES MTALLIQUES

48

Par ailleurs, et comme pour les parois moules ou prfabriques, il est galement possible d'envisager le butonnage entre elles de deux parois situes en vis vis si la profondeur et l'ouverture de la tranche le permettent, mais d'un point de vue structurel, une telle disposition est gnralement moins bien adapte pour les parois composites. En tout tat de cause et comme cela a t dit dans le paragraphe prcdent, les butons s'ils sont dfinitifs doivent tre protgs vis vis des chocs ventuels de vhicules hors gabarit.

3.2.2.d - Les rideaux de palplanches mtalliques

Le soutnement par rideau de palplanches mtalliques est bien adapt aux problmes d'emprise. Il s'accommode bien galement de la prsence d'une nappe, sous rserve que l'aspect tanchit de la structure dfinitive soit correctement trait (serrures soudes, joints spciaux).

On utilise des palplanches dites module (ou inertie), pour lesquelles on cherchera souvent privilgier l'inertie (choix du profil) la nuance d'acier pour accrotre la rigidit du rideau et, ventuellement, en amliorer la mise en uvre. Cependant, la nature ou les qualits des terrains peuvent parfois conduire renoncer l'emploi de palplanches ; en effet, la mise en place de celles-ci n'est aise que dans des terrains meubles, ne contenant pas d'obstacles durs ni de blocs importants. De mme, les nuisances lies la mise en uvre des palplanches (bruits, vibrations dues au battage ou au vibrage) peuvent tre de nature en limiter l'emploi en site fortement urbanis.

Une structure constitue d'un rideau non ancr peut convenir pour rsoudre des problmes d'emprise, mais gnralement pour une hauteur de fouille limite (en principe 3 4 m environ) et s'il n'y a pas de construction proximit. C'est en effet une structure relativement souple dont le mode de fonctionnement (simple "encastrement" dans le sol) ncessite un dplacement qui peut tre assez important, compte tenu de la nature et des qualits des terrains concerns (cf ci-dessus).

Dans la plupart des cas cependant, et presque systmatiquement ds que la hauteur dpasse 4 5 m. ou que les efforts de pousse sont assez importants et susceptibles d'entraner de grands dplacements (cas par exemple de sols de qualits mdiocres ou de nappe haute), le rideau doit tre ancr ou butonn.

C'est le plus souvent le cas pour les trmies, du moins dans les parties les plus hautes de celles-ci.

En rgle gnrale on ne peut disposer qu'un seul lit de tirants d'ancrage (gnralement prcontraints pour des trmies), implant en partie suprieure de l'ouvrage. Un deuxime lit de tirants ncessiterait en effet la mise en place d'une lieme extrieure (poutre horizontale servant rigidifier longitudinalement le rideau), ce qui ne constitue pas ici une bonne disposition (raisons d'ordre esthtique, problmes d'emprise, tirants en saillie...).

Par ailleurs, et comme pour les parois moules ou prfabriques, il est possible aussi d'envisager de butonner entre eux deux rideaux situs en vis vis (cf. 3.2.2 b ci-dessus), mais la hauteur libre ncessaire pour ce faire (profondeur de la tranche) est souvent peu compatible avec l'emploi de palplanches mtalliques.

Les contraintes lies l'utilisation des tirants d'ancrage et butons sont les mmes que celles voques pour les ouvrages en parois moules dans le sol, et l'on pourra donc se reporter cet gard au paragraphe les concernant (cf 3.2.2.b).

49 Tranches couvertes - Cuide de conception

3.2.2.e - Les parois cloues

Outre les solutions dcrites ci-dessus, il en existe de nombreuses autres, un peu moins courantes, pour assurer le soutnement des parois d'une tranche. Parmi celles-ci, on peut signaler celle qui consiste raliser des parois cloues. Cette technique de soutnement, assez souvent utilise titre provisoire (blindages de fouilles), connat galement un certain essor pour la ralisation d'ouvrages dfinitifs.

Ralise le plus souvent avec un fruit plus ou moins marqu, voire des risbermes (disposition conseille pour les hauteurs excdant 5 6 mtres), c'est une solution intermdiaire du point de vue encombrement entre la paroi verticale et le talus.

D'une manire gnrale l'emploi d'une paroi cloue ne peut tre envisag que dans des terrains hors nappe, en phase travaux et en service (ce qui n'empche pas naturellement de leur associer un dispositif efficace de collecte et d'vacuation des eaux d'infiltration). Son emploi peut tre galement limit par la prsence d'ouvrages divers enterrs gnant la mise en uvre des clous, ou par l'impossibilit de disposer des trfonds,

De mme le fait qu'il ne s'agit pas d'une structure rigide (compare par exemple une paroi ancre) peut aussi tre de nature en limiter l'emploi, en particulier proximit immdiate d'ouvrages ou de structures sensibles aux dplacements.

En rgle gnrale une paroi cloue ncessite toujours un traitement appropri des surfaces vues, car l'aspect des parements nus est rarement satisfaisant, en particulier pour des ouvrages urbains.

Figure 3.11 SOUTNEMENT CONSTITU D'UNE PAROI CLOUE REVTUE D'UN BAROAGE ARCHITECTURAL

Tranches couvertes - Cuiae de conception Si)

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3.2.3 - Les cuvelages

La prsence d'une nappe phratique dont la surface libre peut s'lever sensiblement au-dessus du niveau de la chausse de l'ouvrage peut poser des problmes d'tanchit de la structure et de venues d'eau sous chausse (ou de soulvement de celle-ci - cf 4.2.2. et 4.2.3). Les solutions couramment envisages dans ce cas sont la ralisation d'un systme de drainage permanent de ces venues d'eau sous chausse (associ des soutnements latraux en parois moules par exemple, cf 3.2.2.b), ou la ralisation d'un cuvelage tanche en bton arm, en forme de U. Dans cette structure, les lments latraux de soutnement (murs ou voiles en bton arm) sont solidaires d'un radier en bton arm.

Ces dispositions imposent que l'ouvrage puisse tre ralis sec, l'intrieur d'une fouille talute ou blinde. Aussi, lorsque les contraintes du site sont svres (emprise, prsence de constructions, prsence d'une nappe haute durant les travaux,...), une solution peut consister concevoir un blindage constitu de parois rigides et "tanches", du type parois moules ou prfabriques par exemple, qui constitueront les parois latrales de l'ouvrage dfinitif

Pour des valeurs moyennes de sous-pression (jusqu' 20 ou 30 kPa environ), le radier peut tre dimensionn pour reprendre celle-ci (rsistance propre du radier et rsistance de l'ouvrage au soulvement).

Lorsque l'ouvrage est ralise l'intrieur d'une fouille talute (cf 3.2.2.a), la rsistance au soulvement de l'ouvrage peut tre amliore par la ralisation de lgers dbords extrieurs du radier, qui bnficieront du lest constitu par le poids des terres qui les surmontent.

Au-del des valeurs indiques prcdemment, la sous-pression peut tre considre comme forte, et il est souvent ncessaire et plus conomique, de lester la structure ou de l'ancrer par des tirants verticaux pour s'opposer son soulvement et rduire les efforts de flexion qui sollicitent le radier.

Poroi moulte

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Figure 3.12 CUVELAGE EN PAROIS MOULES AVEC LEST SUR RADIER


Figure 3.13 MICROPIEUX POUR L'ANCRAGE

DU RADIER D'UN CUVELAGE

Figure 3.14

TRMIE DE TYPE CUVELAGE AVEC BUTONS DFINITIFS EN BTON ARM

52

Deux possibilits s'offrent pour lester un radier :

* Lest par-dessus : le matriau de lest est mis en place dans la structure en U et supporte la chausse : il peut s'agir de bton poreux ou de tout matriau constituant la couche de forme. C'est une solution qui peut s'avrer bien adapte si le niveau de la nappe est suffisamment bas par rapport au fond de fouille en phase travaux pour permettre une mise en uvre du bton de radier sec.

Lest par-dessous: dans ce cas le lest est constitu d'un bton immerg ou d'un gros bton ; il doit ncessairement tre liaisonn avec le radier (barres de connexion rgulirement rparties...) pour limiter les effets de mise en pression du radier par les eaux qui peuvent s'infiltrer entre celui-ci et le bton de lestage. En principe, une telle solution ne peut s'avrer bien adapte que dans certaines situations assez particulires, comme par exemple pour des tranches assez troites, lorsque par ailleurs la ralisation d'un massif de bton immerg constitue aussi une bonne solution pour rpondre au problme de venues d'eau par le fond de fouille en phase travaux (nappe haute, terrains trs ouverts - cf 4.1.3).

D'une manire gnrale, le lestage du radier peut s'avrer une solution assez lourde, dans la mesure o elle conduit augmenter la profondeur des fouilles et donc accrotre aussi les efforts reprendre par les structures de soutnement, du moins en phase travaux.

L'ancrage du cuvelage par des clous, des tirants ou des micropieux verticaux, gnralement rgulirement rpartis sur la surface du radier, est une solution souvent mieux adapte que le lestage, techniquement et conomiquement, et tout particulirement lorsque le niveau d'eau en phase travaux est suffisamment bas pour permettre l'excution sec de ces derniers.

L'ancrage par tirants prcontraints est possible, notamment lorsque les sous-pressions sont importantes, mais il pose des problmes pour lesquels les rponses apportes sont gnralement peu satisfaisantes (tanchit du radier au droit des tirants qui constituent des zones privilgies de cheminement de l'eau sous pression, protection des ttes de tirants, contrle des tirants une fois l'ouvrage en service, rservations pour tirants supplmentaires en cas de besoin.) C'est la raison pour laquelle cette solution n'est en fait envisage que lorsque les tirants prcontraints peuvent tre disposs dans les pidroits (pidroits latraux et ventuellement, intrieurs), avec des ttes d'ancrage accessibles et disposes si possible au-dessus du niveau des nappes.

L'ancrage par des clous (ronds d'acier scells dans des forages), par des tirants passifs ou par des micro-pieux est une solution gnralement mieux adapte, dans la mesure o elle rpond mieux aux problmes voqus ci-dessus. Les clous, tirants (passifs) ou micropieux, rgulirement rpartis sur la surface du radier (par exemple maille carre de 2 4 mtres de cot, suivant l'importance des efforts reprendre), permettent de rduire trs sensiblement les efforts de flexion qui sollicitent ce dernier et, normalement, ne ncessitent aucune intervention particulire sur la chausse une fois l'ouvrage en service. Par ailleurs, les ttes de ces dispositifs d'ancrage sont en principe directement noyes dans le bton du radier au moment du coulage de celui-ci, de telle sorte que son tanchit peut tre plus correctement assure.

Dans tous les cas, lorsque des infiltrations d'eau sont craindre, une bonne disposition consiste prvoir systmatiquement sur le radier une couche drainante permettant de collecter et d'vacuer ces eaux. En effet, une telle disposition, qu'il est gnralement ais de concevoir au stade du projet, est souvent irralisable une fois l'ouvrage en service, pour des problmes de gabarit notamment.


3.2.4 - Cas particulier d'une trmie couverture diffre

Il arrive que l'on ait concevoir des trmies qu'il est prvu de ne couvrir qu'ultrieurement. Dans ce cas, des mesures conservatoires sont prendre tous points de vue pour assurer la ralisation, dans les meilleures conditions, de la structure finale projete (notamment dimensionnement des semelles de fondation, appui intermdiaire, conception des pidroits en fonction d'une ventilation ventuelle...).

Il est donc impratif, ds les phases prliminaires du projet, de penser bien dfinir la destination de la fiiture dalle de couverture et de prendre les dispositions pour que la structure fonctionne aussi bien en trmie qu'en tranche couverte.

18.47 21-04

Figure 3.15

TRMIE A COUVERTURE DIFFRE


I 3.3 - STRUCTURES EN TRANCHEE COUVERTE

3.3.1 - Gnralits

Lorsque les conditions de site et d'environnement et les conditions hydrogologiques (en particulier l'emprise disponible et le niveau des nappes en phase travaux) permettent l'ouverture d'une fouille simplement talute ou blinde, la structure en partie couverte d'une tranche peut tre constitue d'une dalle de couverture sur appuis simples, d'un portique ou d'un cadre en bton arm (ouvrages simples ou doubles, voire multiples).

II s'agit l de structures qui s'apparentent assez troitement aux structures types ou courantes en matire de ponts, et pour lesquelles on pourra utilement se reporter au document gnral du SETRA les concernant, intitul "Guide du Projeteur d'ouvrages d'Art - Ponts courants" (Janvier 1999). On pourra galement se reporter en cas de besoin aux autres documents du SETRA traitant de manire plus dtaille de la conception de ces structures, qui sont mentionns ci-aprs dans les paragraphes les concernant.

Lorsque les conditions de site et d'environnement et/ou les conditions hydrogologiques ne permettent pas l'ouverture de fouilles simplement talutes ou blindes, ou font que de telles dispositions ne s'avrent pas spcialement conomiques, le choix se porte le plus souvent sur des structures de type portiques ou cadres en bton arm sur pidroits constitus de parois moules dans le sol ou de parois prfabriques (voire de parois composites en l'absence de nappes, et plus exceptionnellement de rideaux de palplanches).

Ces diffrents types de structures et leurs conditions d'emploi sont prsentes ci-aprs. Dans des situations particulires toutefois, on peut avoir recours des structures moins courantes, du type ouvrages vots par exemple.

Rappelons par ailleurs que le choix d'un type de structure en partie couverte n'est pas tout fait indpendant non plus de celui effectu pour les soutnements des trmies d'accs, dans la mesure o les principales contraintes qui vont guider ces choix, et notamment celles voques ci-dessus, sont bien souvent les mmes. En cas de besoin, on pourra donc utilement se reporter au paragraphe prcdent pour ce qui concerne la description et les conditions gnrales d'emploi des diffrents types de structures de soutnement.

3.3.2 - Les diffrents types de couverture

La conception de la dalle de couverture doit tenir compte principalement de sa fonction, de l'ouverture de la tranche (ouverture totale et rpartition des traves) et de la charge supporter, qui peut tre conditionne par la hauteur de remblai qui la surmonte et nature de l'amnagement en surface (voies pitonnes ou de circulation, jardins et espaces verts, constructions ventuellement,...).

On distingue habituellement trois types de couverture, en fonction des rles et des paisseurs de celle-ci : couverture lgre, semi-lourde et lourde.


Figure 3.16

COUVERTURE LGRE

Figure 3.17 COUVERTURE LOURDE

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3.3.2.a - Couverture lgre

C'est avant tout une couverture phonique qui, hormis son poids propre, ne supporte qu'une trs faible charge, notamment les charges lies la surveillance et l'entretien et le cas chant celles de la neige et du vent. Elle n'assure aucun rle mcanique dans le fonctionnement global de l'ouvrage.

Gnralement constitue de matriaux translucides ou similaires, elle ne convient pas rellement pour les tranches couvertes et n'est pas traite dans ce document. Cependant, elle peut servir de couverture pour d'anciennes trmies butonnes, sans toutefois permettre l'utilisation de l'emprise rcupre ; l encore, ce sera son rle de couverture phonique qui prvaudra.

3.3.2.b - Couverture semi-lourde

Elle est destine supporter des charges moyennes en surface n'excdant pas 15 kPa (environ 0,5 m de terre, avec charge pitonne), ou permettre un passage piton. Elle peut tre constitue d'une dalle en bton arm sur appuis, ou de la traverse suprieure d'un portique ou d'un cadre ; dans ce cas elle sert aussi butonner les pidroits.

3.3.2.C - Couverture lourde

Une couverture lourde est celle qui peut supporter une circulation routire ou une charge de remblai pouvant atteindre 2 m de terre, (40 50 kPa ), voire plus. Pour des hauteurs de remblai plus importantes, il y a lieu d'envisager la possibilit de rehausses avec au besoin une dalle intermdiaire.

En cas de rcupration de l'emprise pour un amnagement de type espace vert, il faut porter l'attention sur la pente transversale (1,5 % 2,5 %) pour l'coulement des eaux et veiller avoir une bonne tanchit de la dalle, qui puisse rsister aux agressions des racines.

Il convient d'insister une fois encore sur la ncessit de bien connatre ds le dbut du projet la destination et l'usage qui sera fait de la dalle de couverture.

3.3.3 - Les couvertures sur appuis simples

D'une manire gnrale et d'un point de vue structurel, il est possible de concevoir pour une tranche couverte une structure constitue d'une couverture de type tablier de pont-dalle ou de pont poutres prfabriques sur appuis simples. La couverture s'appuie sur des cules mur de front ou des pidroits (constitues de parois moules par exemple). Les conditions gnrales d'emploi et les principales caractristiques de ces deux types de couvertures sont prsentes ci-aprs ( 3.3.3a et 3.3.3b).

Dans leur emploi en tranches couvertes, il y a lieu toutefois de tenir compte galement des particularits de ces ouvrages, telles que :

* leur grande longueur vis vis de leur ouverture, la rpartition des traves (ou "balancement" de l'ouvrage) pour laquelle on ne dispose gnralement d'aucune libert,

* la profondeur de l'ouvrage ou sa complexit parfois (qui peuvent conduire prvoir, localement du moins, des structures particulires avec dalles intermdiaires).

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