MINISTRE DES TRANSPORTS DIRECTION GNRALE DES TRANSPORTS INTRIEURS

Fondations de ponts L en site aquatique

en tat prcaire

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et le confortement

DIRECTION DES ROUTES ET DE LA CIRCULATION ROUTIRE

Page laisse blanche intentionnellement

MINISTERE DES TRANSPORTS DIRECTION GNRALE DES TRANSPORTS INTRIEURS Direction des Routes et de la Circulation Routire 244, Bd Saint-Germain - 75775 PARIS Cedex 16

Fondations de ponts en site aquatique en tat prcaire

Guide pour la surveillance et le confortement

Dcembre 1980

D o c u m e n t d i f fus par

le Laboratoire Central des Ponts et Chausses le Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes 58, boulevard Lefebvre - 75732 PARIS CEDEX 15 46, avenue Aristide Briand - 92223 BAGNEUX

Ce document a t labor l ' instigation de l 'Inspection gnrale des ouvrages d'art par un groupe de rdaction compos de MM. .

Cort Jean-Franois

Blondeau Francis

Cornet Didier

Oelbecq Jean-Michel

Dutrieux Jean

Flix Jean-Pierre

Haiun Gilbert

Levillain Jean-Pierre

Ingnieur des Ponts et Chausses, Laboratoire central des Ponts et Chausses - Animateur du groupe

Ingnieur. LCPC

Ingnieur divisionnaire des T.P.E., CETE de l'Ouest, Division des ouvrages d'art

Ingnieur des Ponts et Chausses, SETRA

Ingnieur des T.P.E., D.R.EJ.F

Ingnieur des T.P.E., CETE de Bordeaux, Groupe ouvrages d'art

Ingnieur, SETRA

Ingnieur, CETE de l'Ouest, Laboratoire rgional d'Angers

Ont galement col labor la rdaction : MM Pincent (LCPC). Poupelloz (LR Le Bourgei) Waschkowski (LR Blo.s),

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L'effondrement de cinq arches du pont Wilson Tours les 9 et 10 avril 1978 a rappel la nces-sit d'une surveillance attentive des fondations des ponts en site aquatique. Depuis cet incident, les rgles de vigilance et de mfiance qu'il convient d'adopter en ce domaine ont t rappeles dans les Circulaires des 19 avril 1978 et 14 fvrier 1979. Cette dernire annonait en outre le prsent document consacr aux mesures mettre en uvre sur les ouvrages dont les fondations sont en tat prcaire.

Ce travail a t conduit, sous la direction de l'Inspection gnrale des Ouvrages d'art, par un groupe d'ingnieurs du LCPC, du SETRA et de Centres techniques de l'Equipement (CETE) avec la collaboration d'ingnieurs de Services gestionnaires, de la S.N.C.F. et d'Entreprises.

Conu la fois pour les matres d'uvre et pour les spcialistes, ce document prsente les lments techniques indispensables la dfinition et la conduite des diffrentes actions de surveillance, d'entre-tien ou de confortement des fondations. Il devrait faciliter le dialogue entre Services gestionnaires. Ser-vices techniques spcialiss et Entreprises. En ce domaine, la recherche ne saurait en effet progresser sans une large diffusion de l'information et une collaboration troite entre les diffrentes parties.

L'expos des problmes de mthodologie et la description des mthodes, moyens et techniques opratoires est illustr par des exemples rels dont la liste sera complte au fur et mesure des rali-sations. Un tel document technique est par essence volutif ; certains problmes de mthodologie ne sont pas encore parfaitement rsolus, diverses techniques d'investigation et de confortement restent perfectionner ou inventer.

Un document rduit, dans lequel sont regroups sous la forme d'un Aperu les lments essentiels pour traiter des problmes courants, devra permettre, par une large diffusion, une sensibilisation tous les chelons.

' L'Ingnieur en Chef des Ponts et Chausses Directeur du SETRA

J. BERTHIER

PRAMBULE

Par lettre circulaire en date du 14 fvrier 1979 (reproduite ci-aprs), le ministre des Transports rappelait quelques rgles lmentaires de prudence et de discernement respecter par les services gestionnaires d'ouvrages d'art, reposant sur des fondations immerges ancien-nes en tat prcaire, et annonait le prsent document traitant des procds et modes op-ratoires.

Pour l'application aux fondations en site aquatique des principes et des modalits fixs par l'Instruction technique pour la surveillance et l'entretien des ouvrages d'art (premire partie du 19 octobre 1979 et deuxime partie - fascicule 10), ce document prsente les lments techni-ques refltant l'tat des connaissances du moment (1979). Force est, en effet, de reconnatre qu'il reste encore dgager des solutions prcises pour certains problmes de mthodologie, et que diverses techniques d'investigation ou de rparation restent perfectionner. Des recher-ches sont en cours dans les services techniques ; elles permettront de rpondre progressive-ment ces questions.

Cet ouvrage a t rdig essentiellement l'intention des matres d'uvre. Il s'attache la prsentation :

d'une mthodologie de la surveillance et du confortement ; des divers moyens techniques disposition, en s'efforant autant que possible de

guider le matre d'uvre dans ses choix ; des mesures de scurit et des prcautions particulires respecter pour la mise en

uvre de chaque mthode.

Bien qu'une attention particulire ait t attache aux anciens ponts en maonnerie, cer-tains lments sont parfaitement transposables, mutatis mutandis, aux ouvrages modernes.

Ce document n'est ni un manuel de rparation, ni un catalogue de solutions types. Chaque ouvrage est un cas particulier devant faire l'objet d'tudes et de projets, d'investigations et de travaux spcifiques. Le but vis ici est de donner au matre d'uvre un maximum d'informa-tions pour lui permettre de rsoudre au mieux un certain nombre de problmes et de discerner les situations o il est souhaitable de s'attacher l'aide de spcialistes (mcaniciens des sois, ingnieurs des ouvrages d'art, hydrauliciens).

Sommaire APERU 6 1. TEXTES REGLEMENTAIRES 11

1.1 Lettre circulaire du 14 fvrier 1979 11

1.2 Liste des autres textes non abrogs en 1979 concernant les fondations des ponts 13

2. FONDATIONS ANCIENNES ET DESORDRES OBSERVES 14

2.1 Diffrents modes de fondation des ouvrages anciens 14 2.1.1 Fondations profondes sur pieux 2.1.2 Fondations superficielles ou semi-profondes 2.1.3 Protections anciennes des fondations contre les affouillements 2.1.4 Fondations sur caisson l'air comprim 2.1.5 Htrognit des fondations

2.2 Dsordres prjudiciables aux fondations 23 2.2.1 Action des eaux 2.2.2 Autres causes de dsordres

3. LA SURVEILLANCE 32

3.1 Cadre gnral de la surveillance 32

3.2 Le dossier de l'ouvrage - Les fondations 32

3.3 La surveillance continue 34

3.4 Les visites 35 3.4.1 Examen visuel 3.4.2 Visites subaquatiques des fondations 3.4.3 Reconnaissance des fonds du cours d'eau 3.4.4 Dsordres graves dcels au cours d'une visite

3.5 Les inspections dtailles des fondations 41 3.5.1 Choix des moyens d'investigation 3.5.2 Rapport d'inspection dtaille

3.6 Surveillance renforce et haute surveillance 44 3.6.1 La surveillance renforce 3.6.2 La haute surveillance 3.6.3 Moyens pour la surveillance 3.6.4 Gestion du dispositif de surveillance

4. L'ENTRETIEN 47

5. MESURES D'URGENCE POUR LA SAUVEGARDE DES OUVRAGES 48

6. LE CONFORTEMENT 50 6.1 Le projet de confortement 50

6.1.1 Examen de la stabilit de l'ouvrage avant travaux 6.1.2 Choix du mode de confortement 6.1.3 Mise au point du dossier de confortement des fondations

et choix de la procdure de consultation 6.1.4 Lancement de la consultation. Dpouillement des offres.

Choix de l'entreprise. Passation du march

6.2 Droulement des travaux 54

6.3 Suivi aprs travaux et responsabilit de l'entreprise 54

ANNEXES Dispositifs et techniques de surveillance 55

Mthodes et techniques de reconnaissance des fondations 67 Dtermination par la mthode de l'pure de Mry des efforts transmis par les votes aux appuis 83

ANNEXE TECHNIQUE IV : Techniques de confortement 87 ANNEXE TECHNIQUE V : Exemples de travaux de confortement 133

ANNEXE TECHNIQUE I ANNEXE TECHNIQUE II ANNEXE TECHNIQUE III

APERU Le nombre et la diversit des informations contenues dans ce document, ncessaires pour aborder le

plus large ventail possible de cas de surveillance et de confortement des fondations nous ont conduits faire prcder le texte d'un aperu . Outre l'organisation et la prsentation des diffrents chapitres, cet aperu reprend les lments essentiels pour traiter correctement des problmes courants des ouvrages de petites dimensions.

Le document proprement dit est organis en deux parties, texte et annexes techniques. Cette spa-ration a t introduite pour faciliter la lecture et confrer l'ensemble des paragraphes une certaine homognit.

Le texte lui-mme comprend un premier chapitre caractre didactique, dcrivant brivement les modes de fondation des ouvrages anciens et les causes les plus frquentes des dsordres. Les chapitres suivants, consacrs la surveillance, l'entretien et au confortement des fondations, s'attachent pr-senter une mthodologie, certains conseils pour le choix faire parmi les moyens disposition et les erreurs importantes viter (qui ont t malheureusement observes sur des chantiers rcents) pour que le remde ne s'avre pas pire que le mal.

Dans les annexes techniques ont t regroups les dtails techniques correspondant l'tat actuel des connaissances et qui ne sont pas indispensables en premire lecture. Cependant, leur importance ne saurait tre nglige pour la dfinition prcise des projets, limiter les alas en cours de chantier et pour conserver une matrise efficace du droulement des travaux.

PRESENTATION DES PRINCIPAUX CHAPITRES

1. TEXTES REGLEMENTAIRES

Ce chapitre reproduit la Circulaire du 14 fvrier 1979 annonant le prsent document, et rcapitule les circulaires et textes rglementaires, non abrogs en 1979, se rapportant en totalit ou pour partie la surveillance, l'entretien et la rparation des fondations d'ouvrages d'art en site aquatique, et dont les gnralits sont codifies par l'Instruction technique du 19 octobre 1979.

2. FONDATIONS ANCIENNES ET DESORDRES OBSERVES 2.1. DIFFF:RENTS MODES DE FONDATION DES OUVRAGES ANCIENS Plutt qu'un historique, cette partie prsente brivement les principales techniques de fondation utilises les sicles passs. La connaissance du mode de fondation et de la technique d'excution sont des l-ments essentiels pour : la comprhension des phnomnes observs, l'adaptation des mthodes de surveillance, le choix des techniques de confortement, en vitant les interventions inconsidres par ignorance du fonctionnement de l'ouvrage. La conception et les techniques d'excution des fondations ont videmment vari selon les poques et les rgions. Les lments prsents n'ont valeur que d'exemple ; il faut ainsi garder l'esprit que la nature des fondations peut changer d'un appui l'autre et parfois sous une mme pile.

Si les modes de fondation sur pieux en bois ont t les plus frquents, de nombreux ouvrages ont t fonds superficiellement, parfois mme en milieu affouillable. Il faut donc redoubler de prudence pour toute intervention en l'absence de certitude sur la nature de la fondation.

2 . 2 . DSORDRES PRJUDICIABLES AUX FONDATIONS Surveiller suppose que l'on sache quelles sont les causes possibles des dsordres et leurs manifestations. De mme, la rparation doit dpasser la pure et simple rfection des dsordres reconnus ; elle doit tre dfinie en fonction de l'origine de ces dsordres. Cette partie rappelle quelles sont les causes les plus frquentes et les manifestations observes.

Parmi les diverses causes exposes, l'attention est attire sur les phnomnes suivants : - les extractions importantes de matriaux dans les lits ont entran, surtout depuis 1970, un creuse-ment parfois considrable du niveau moyen des fonds mettant alors en pril de nombreux ouvrages de franchissement. Cet abaissement provoque le plus frquemment un dgarnissage des fondations ancien-nes avec les consquences suivantes : - attaque directe par l'eau, formation de cavits sous les fondations et abrasion des massifs de fondation, - diminution de la stabilit latrale des fondations sur pieux, - altration des rideaux de protection, - etc. ; - l'affouillement gnral en priode de crue se traduit par un approfondissement des fonds et un remaniement des matriaux du lit, par mise en saltation *, sur une paisseur pouvant altcindrc plusieurs mtres. Cette action, difficilement observable, entrane une rduction de la portance des appuis et de leur stabilit latrale.

3. LA SURVEILLANCE DES FONDATIONS

Ce chapitre est organis dans le cadre gnral dfini par l'Instruction technique par la surveillance et l'entretien des ouvrages d'art. Il reprend, en les explicitant, les rgles lmentaires de prudence et de discernement nonces dans la Circulaire du 14 fvrier 1979, place en tte du document. Les paragra-phes suivants dtaillent le contenu technique pour les diffrentes actions de surveillance des fondations : - surveillance continue ( 3.3), - visites ( 3.4), - inspections dtailles ( 3.5). L'articulation des oprations est prsente dans le tableau synoptique I ( 3.1). Pour chaque niveau de surveillance sont exposs ; - l'organisation, - le contenu technique des investigations mener, - les moyens techniques disposition, - les dcisions prendre suivant l'importance des dsordres constats.

3.2 LE DOSSIER DE L'OUVRAGE

La recherche des documents sur la nature des fondations doit tre mene avec le plus grand soin mais il ne faut attacher de certitude qu'aux informations qui ont pu tre confirmes. Pour de nombreux ouvra-ges anciens de dimensions modestes, il n'existe pas d'archives. On profitera des visites et des inspections dtailles pour conduire les investigations ncessaires l'tablissement du dossier d'ouvrage (cf. fas-cicule 01 de la deuxime partie de l'Instruction technique) et pour s'assurer des renseignements jugs douteux.

En outre, le recueil des donnes hydrauliques, notamment auprs des Services hydrologiques centralisa-teurs de bassin, et des lments tirs de l'observation doit tre entrepris systmatiquement et vers au dossier d'ouvrage.

3 . 3 . L A SURVEILLANCE CONTINUE

La surveillance d'un ouvrage doit porter la fois sur la superstructure et sur les fondations. A cet effet, il convient de profiter des priodes de trs basses eaux pour observer l'tat de l'ensemble de l'ouvrage. Par ailleurs, la surveillance doit tre intensifie l'occasion d'vnements exceptionnels comme les grandes crues.

3.4. LES VISITES

La recherche de cavits sous les piles et les cules est effectuer avec une attention particulire, notam-ment lors des visites subaquatiques. Le reprsentant dsign de l'Administration doit suivre trs attenti-vement les investigations, faire preuve d'une mfiance particulire et se demander si l'tat apparent de

* Saltation : dplacement par bons successifs des particules entranes par l'eau.

l'ouvrage ne cache pas certains dsordres. Ainsi, cette mfiance doit tre de rgle dans le cas de fonda-tions entoures d'enrochements, et lorsqu'on n'est pas certain de l'existence de pieux sous une fondation, de leur tat, voire de la nature mme de cette fondation. On aura alors intrt dgarnir trs locale-ment l'appui avec prcaution, et aprs tude, pour accder directement la fondation.

De nombreux dsordres observs dans la superstructure peuvent tre l'indice de dgradations au niveau des fondations. Ici encore le diagnostic port aprs la visite doit tre formul en ayant l'esprit l'ensemble de l'ouvrage ; une inspection dtaille sera au besoin envisage pour reconnatre l'tat des parties caches.

Les dsordres doivent tre relevs avec prcision, comme il est indiqu dans la Recommandation du 25 septembre 1978, sur des plans soigneusement cots, et grce des photos d'ensemble et de dtails soigneusement dates et lgendes. Plus le compte rendu est exhaustif et prcis et mieux il sera apte servir d'lment de comparaison pour les visites ultrieures.

L'apparition de dsordres graves, dcels lors de la surveillance continue ou d'une visite, doit inciter le service gestionnaire prendre des mesures : visant assurer la scurit des usagers et des tiers, permettant la surveillance de l'volution court terme de l'ouvrage, cela sans attendre la venue et le diagnostic des spcialistes qui seront chargs de l'inspection dtaille exceptionnelle.

Les dcisions ne doivent cependant tre prises qu'aprs rflexion sur la date d'apparition des dsordres et leur volution. La vigilance s'impose nanmoins en cas de dsordres existants de longue date.

3.5. LES INSPECTIONS DTAILLES Les investigations doivent tre menes avec d'autant plus de prcautions que l'on connat mal la nature et l'tat des fondations.

L'emploi de certaines techniques de forage pouvant tre la source de vibrations importantes, comme le trpan de battage, doit tre proscrit.

Il faut encore viter tout dplacement, excessif ou incontrl, toute destruction ou dconsolidation d'l-ments participant la protection ou la tenue d'appuis de stabilit prcaire tels que sol, enrochements ou radier.

Les travaux ncessaires pour l'inspection doivent toujours s'effectuer sous une surveillaance attentive de l'ouvrage.

3.6. SURVEILLANCE RENFORCE ET HAUTE SURVEILLANCE Cette partie prsente les dispositions adopter lorsque la surveillance priodique normale ne peut plus tre condidre comme suffisante. Dans le cas o un ouvrage est mis sous haute surveillance, les systmes d'alarme automatiques ne doivent tre employs qu'avec beaucoup de prudence en raison notamment de dclenchements intempestifs.

4. L'ENTRETIEN

Si ces travaux peuvent apparatre routiniers, du soin apport leur excution e; de la rgularit de l'entre-tien dpendra le plus souvent la bonne conservation de l'ouvrage. Il importe donc de veiller au maintien en tat des lments de protection, massifs d'enrochements, rideaux, radiers, etc., l'limination des vgtations envahissantes et au bon coulement des eaux sous l'ouvrage.

Mme si les travaux entreprendre n'ont que peu d'ampleur, il faut se garder de tout diagnostic htif et connatre prcisment l'origine des dsordres et l'tat de service de l'ouvrage.

5. MESURES D'URGENCE POUR LA SAUVEGARDE DES OUVRAGES

Ds que des dsordres importants, menaant la tenue de l'ouvrage court terme, sont dcels, un diag-nostic doit tre tabli avec un spcialiste pour dfinir les mesures de sauvegarde prendre, afin d'enrayer la progression des dsordres et de sauvegarder l'ouvrage dans l'attente de pouvoir effectuer des travaux confortatifs. Ces mesures sont prendre rapidement mais sans prcipitation, sous une surveillance attentive de l'ouvrage, en veillant de plus ce qu'elles ne compromettent pas le confortement dfinitif. Il pourra s'agir ; de mesures de restriction de circulation, en prenant toute disposition utile pour qu'elles soient effec-tivement respectes ; d'amnagements hydrauliques (modification du dbouch, seuil l'aval pour la mise en eau calme et l'arrt de l'rosion rgressive...) ; du comblement des cavits sous les appuis ou sous les fondations ; de la mise en place d'enrochements ; de la mise sur cintre de certaines votes, etc.

6. LE CONFORTEMENT

Quelle que soit l'iniporlance de l'ouvrage, le projet de confortement ne doit tre dfini qu'aprs analyse de la stabilit de l'ouvrage avant travaux. Le diagnostic doit tre tabli pour l'ensemble de l'ouvrage. Cela suppose la connaissance prcise ; de la nature et de l'tat des fondations, ^ de l'origine des dsordres, de la nature et des caractristiques des sols de fondation, des conditions hydrauliques (dont les niveaux d'affouillement maximal possibles), de l'tat et du mode de fonctionnement de la superstructure. Les travaux doivent non pas tre un simple correctif des dgradations constates, mais mettre si possible l'ouvrage dfinitivement l'abri de nouveaux dsordres. Pour cela, il importe d'apprcier l'volution pro-bable des conditions hydrauliques.

Mme pour des ouvrages modestes, le dossier pour le confortement doit comporter : des plans d'ensemble et de dtails dfinissant avec prcision les travaux excuter ; un CCTP indiquant :

- les dsordres observs, - tous les renseignements gotechniques, hydrauliques et sur l'ouvrage, ncessaires la dfinition des

travaux,

- les justifications des dispositions retenues fournir, - le mode d'excution des travaux, en proscrivant si ncessaire certains procds jugs trop agressifs

pour l'ouvrage. - les contraintes de chantier (dbouch conserver, conditions de circulation sur l'ouvrage, etc.), - le phasage et la consistance de toutes les tches excuter, - le programme des essais de contrle prvus.

Le matre d'uvre doit notamment demander l'entreprise, avant signature du march : de justifier que la stabilit n'est aucun moment mise en cause par l'excution des travaux ; de dcrire trs prcisment les matriels et les procds d'excution envisags ; de prsenter avec dtail l'enchanement des tches lmentaires.

Compte tenu du caractre trs particulier et dlicat de ces travaux, ceux-ci ne doivent tre confis qu' des entreprises comptentes dont le matre d'uvre s'assurera des rfrences.

Si divers que soient les intervenants, il importe que l'unit de commandement soit toujours respecte. Elle est normalement assure en la personne de l'ingnieur ou de l'agent qualifi du service gestionnaire qui a t dsign. Les concours extrieurs auxquels le service fait appel doivent tous avoir la comptence spcifique en matire de fondations, y compris au niveau du personnel d'encadrement des chantiers. La prsence d'un surveillant de l'administration, charg de veiller au respect du phasage et des limites ne pas dpasser, est le plus souvent une prcaution ncessaire.

ANNEXES TECHNIQUES

Ces annexes regroupent des informations utiles, par technique, pour : - le choix des moyens, - la rdaction des CCI P, - la surveillance des travaux. L'attention est galement attire sur les prcautions particulires pour les actions vises par ce document. S'il n'y a pas homognit dans le contenu des diverses annexes, c'est le reflet de l'tat des connaissances du moment (1979) et des publications existantes. Aussi, certains points sont-ils rappels pour mmoire et renvoi est-il fait aux documents dj publis. C'est le cas par exemple de l'utilisation des palplanches mtalliques, o seuls sont voqus les lments propres aux travaux de confortement des fondations : pour le reste, le lecteur est renvoy notamment au Guide de chantier Niveau 3 du CGOA 70 publi par le SETRA. En revanche, il est apparu souhaitable de prsenter en dtail les techniques d'excution du bton sous l'eau.

ANNEXE I : DISPOSITIFS ET TECHNIQUES DE SURVEILLANCE

Cette annexe expose de manire synthtique les diffrentes techniques de surveillance de l'volution de la gomtrie et des fissures de l'ouvrage (niveaux, topometrie, capteurs, etc.). On s'attache, ici, voquer les possibilits des divers appareils, la conception des dispositifs et la prcision que l'on peut attendre des mesures.

ANNEXE II : MTHODES ET TECHNIQUE.S [JE RECONNAISSANCE DES FONIATIONS

Cette annexe prsente les diffrents oLitils d'investigation (dgarnissage local des appuis, forages, essais en place, etc.), en rappelant pour chacun les utilisations possibles, les prcautions et en donnant des recom-mandations quant leur emploi.

L'attention est attire sur l'intrt, moyennant certaines prcautions, du dgarnissage local des appuis en vue d'accder aux parties des fondations dissimules la vue par des enrochements ou des alluvions redposes.

L'implantation de forages lors d'inspections dtailles exceptionnelles doit tirer profit du maximum des ren-seignements dj recueillis sur l'ouvrage et sur son tat. Ils seront alors disposs selon les cas depuis la base de l'appui ou depuis la chausse si l'on veut en particulier reconnatre la nature et l'tat des maon-neries. Si les forages carotts en grand diamtre sont les mieux adapts la reconnaissance des appuis et des massifs de fondation, d'autres techniques sont envisageables cas par cas selon l'tat de l'ouvrage et la nature des autres investigations projetes (essais mcaniques en place, essais d'eau, diagraphies nuclaires, etc.). Par ailleurs, il convient d'tudier la possibilit d'une mise sec de l'appLii, lorsque des dsordres ont t dcels, afin de relever exactement leur nature et leur extension et pour procder aux rparations dans les meilleures conditions.

ANNEXE III : DTERMINATION PAR LA MTHODE DE L'PURE DE MRY DES EFFORTS TRANSMIS PAR LES VOTES AUX APPUIS

L'apprciation de la stabilit des appuis passe par la dtermination des efforts transmis par les votes. Pour cela, et pour estimer la stabilit de l'arc, on poLirra utiliser, selon les errements traditionnels, des mthodes graphiques comme celle de l'pure de Mry.

ANNEXE IV : TECHNIQUES DE CONFORTEMENT

Diffrentes techniques de confortement sont exposes en soulignant : les utilisations possibles, les sujtions, les difficults et les prcautions prendre, les matriels et les procds exclure ou prconiser pour ces travaux dans certains cas.

ANNEXE V : EXEMPLES DE TRAVAUX DE CONFORTEMENT

L'objet n'est pas de proposer ici un catalogue de solutions types, mais de prsenter l'ventail possible des mthodes. Un certain nombre de cas rels ont t choisis pour lesquels les techniques utilises sont associes aux dsordres observs. Les difficults rencontres en cours de chantier sont mentionnes et, l'occasion de ces exemples, on s'est efforc d'en tirer certains enseignements.

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Textes rglementaires

MINISTERE DES TRANSPORTS

DIRECTION GENERALE DES TRANSPORTS INTERIEURS Paris, le 14 fvrier 1979

DIRECTION DES ROUTES ET DE LA

CIRCULATION ROUTIERE

C.T.O.A./p. 821

LE MINISTRE

Messieurs les directeurs dpartementaux de l'Equipement sous couvert de Messieurs les Prfets Monsieur le directeur du SETRA Monsieur le directeur du LCPC Messieurs les directeurs des CETE Monsieur le directeur de la DESRET

O B J E T : RECOMMANDATIONS RELATIVES LA MAINTENANCE DES FONDATIONS ANCIENNES D'OUVRAGES D'ART.

Au cours du deuxime semestre de l'anne 1978 vous avez fait un effort particulier de reconnais-sance des fondations anciennes d'ouvrages d'art descendues une profondeur insuffisante en terrain affouillable.

IM constatation de certains dsordres est venue illustrer la rgle de vigilance que je rappelais par circulaire du 19 avril 1978. C'est galement ce souci de vigilance que je dveloppais dans ma recomman-dation du 25 septembre 1978, vous transmettant une codification dtaille des modalits de visites d'appuis par plongeurs autonomes.

Dans le mme esprit, je reprends ci-aprs quelques rgles lmentaires de prudence et de discernement respecter par les services gestionnaires d'ouvrages d'art anciens ou rcents, reposant sur des fondations immerges anciennes en tat prcaire. Il s'agit surtout de prcautions de bon sens et de conseil mettant en garde les ingnieurs contre les fausses manuvres viter. Les procds et modes opratoires feront l'objet d'un document commun SETRA-LCPC qui sera diffus d'autre part.

1. Principes gnraux

1.1. Si divers que soient les intervenants, l'autorit va de pair avec la responsabilit. Il importe que l'unit de commandement soit toujours respecte. Elle est normalement assure en la personne de l'ingnieur ou de l'agent qualifi du service gestionnaire que vous aurez dsign (cf. prescription du 25 septembre 1978 relative au responsable de la prparution et de la surveillance des visites de plongeurs). Les concours extrieurs auxquels le service fait appel, prestataires de services des CETE, entreprises, doivent avoir la comptence spcifique en matire de fondations, y compris au niveau du personnel d'encadrement des chantiers. Chacun doit tre conscient des risques et attentif tout fait imprvu.

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1.2. Le service doit s'interdire d'entreprendre aucun travail confortatif avant d'avoir runi tous les lments de connaissance du problme qui est pos, et d'avoir arrt dans le dtail les dispositions prendre.

1.3. / / appartient au service de dfinir, par crit, les tches incombant chacun des intervenants, et d't.i rgler rigoureusement l'enchanement dans le temps et dans l'espace. Rien ne doit tre laiss l'impro-visation du dernier moment, et toute prcipitation doit tre bannie grce l'valuation suffisamment large des dlais, que l'on aura pris soin d'chelonner autant qu'il est ncessaire, compte tenu des limites imposes par les poques probables de monte des eaux. La prsence d'un surveillant de l'administration, charg de veiller au respect du phasage et des limites ne pas dpasser, est le plus souvent une prcaution ncessaire.

2. Connaissance pralable

2 .1 . La recherche de tous les documents renseignant sur la constitution des fondations doit tre tendue si ncessaire aux archives extrieures, voire la littrature locale ancienne. Mais la documentation recueillie ne doit tre retenue qu'aprs avoir t passe l'analyse critique. Un document largement postrieur l'poque de construction a de grandes chances d'tre inexact.

2.2. Une grande attention doit toujours tre porte l'incidence de travaux extrieurs tels que extraction de matriaux, approfondissement de chenaux de navigation. Ils peuvent menacer les fondations, mme s'ils sont fort loigns, par suite de l'rosion rgressive. L'tude hydraulique dont la connaissance est ncessaire au gestionnaire de l'ouvrage protger incombe au matre d'ouvrage des travaux ayant pour consquence l'approfondissement du lit.

2.3. Les investigations ncessaires doivent toujours tre menes avec la plus grande circonspection. La prfrence doit aller tout naturellement aux mthodes de reconnaissance n'entranant aucune dconso-lidation, ou au pire que des dconsolidations trs limites, aussi bien en superstructures d'ailleurs que dans les fondations elles-mmes. Si l'on a recours un forage pratique depuis le niveau suprieur, la pression de l'eau de forage doit tre rduite pour viter les entranements de fines, voire une nouvelle exprience du tonneau de Pascal . S'il faut enlever des enrochements du massif de protection, on procdera par largeur infrieure 1 ou 2 m au plus.

2.4. D'une manire gnrale, les reconnaissances doivent tre menes avec discernement. La comparaison avec les relevs prcdents peut donner des indications prcieuses, mme si l'volution dcele est minime. Aucun signe avant-coureur de dsordres n'est ngliger. L aggravation d'un tat antrieur de fissuration d'ouvrages vots rvle souvent un mouvement de fondations.

2.5. Les vibrations provoques par la circulation des poids lourds tant trs souvent une cause aggravante, les mesures de restriction de la circulation sont prendre gnralement avant tout commencement d'inter-vention. Qu'il s'agisse de mesures de circonstance ou que des restrictions de trafic (limitation de surcharges, limitation de largeur roulable ) aient dj d t dictes antrieurement, il y a lieu de veiller les faire respecter.

3. Travaux confortatifs

3.1. Phase de prparation Ds la phase de prparation, une surveillance continue doit tre exerce ; l'appel aux autorits de police peut tre opportun pour faire respecter les restrictions de trafic. S'il y a lieu de prvenir les consquences d'une dcohsion des maonneries en lvation, on ceinturera, de faon provisoire ou dfinitive, les parties d'ouvrage suspectes, comme les bases de piles dont l'clate-ment aurait de graves consquences lors des reprises en sous-uvre. De mme, pour assurer le succs du comblement de cavits sous appuis, on pourra ceinturer la fondation elle-mme par un bton coul tout autour de l'appui jusqu'au fond du lit sans que celui-ci ait t pralablement creus. On se gardera de toutes les actions dynamiques prmatures telles que battage ou vihro-fonage de palplanches.

3.2. Phase de confortement Comme les travaux de reconnaissance, les travaux confortatifs doivent tre mens sans autres dconso-lidations que trs localises. Si le programme de travaux comporte l'enlvement d'enrochements du massif de protection ou l'ouverture d'une souille, on procdera toujours l'avancement par tranches de largeur infrieure 1 ou 2 m. La mise en uvre de palplanches ne commencera qu'aprs l'accord du spcialiste des sols, dment inform de tous les lments de connaissance du terrain et du support de la fondation.

12

Les dimensions donnes aux rempitements de piles seront soigneusement dfinies avec le souci de n'apporter aucune rduction excessive, qui aurait des consquences fcheuses sur la tenue ultrieure du confortenient. au dbouch linaire ni au dbouch superficiel.

Comme il est de rgle gnrale, en application notamment de la circulaire du 15 fvrier 1978, vous veillerez me rendre compte dans les plus courts dlais, sous le prsent timbre, de tout incident gn-rateur de consquences ou porteur d'enseignements survenant au cours de tels travaux de reconnaissance ou de confortenient de fondations anciennes en tat prcaire.

Par dlgation, Le Directeur des routes

et de la circulation routire, M. FEVE.

Liste des autres textes non abrogs en 1979 concernant les fondations des ponts

Circulaire d. 7345 du 8 juin 1959 relative aux dgradations, dsordres ou menaces afTectant les piles et cules des ponts. Visites et travaux effectus par hommes-grenouilles*.

Circulaire d. 9506 du 4 fvrier 1963 relative la protection des ponts routiers contre les phnomnes d'embcle et de dbcle et les circulaires de 1956 qui lui sont annexes*.

Circulaire d. 9773 du 10 aot 1963 relative la visite des ponts par hommes grenouilles.

Circulaire d. 136163 R E G / 2 du 28 fvrier 1974 relative la rparation ou reconstruction d'ouvrages dfectueux (recensement et programmation) incorpore sous forme de chapitre particulier la circulaire R E G / 2 annuelle, chapitre 35-20, article 10.

Circulaire d. 13744 du 17 juin 1974 relative au renforcement des actions de surveillance et d'entretien des ouvrages d'art.

Circulaire d. 13774 du 17 juillet 1974 relative au renforcement des actions de surveillance et d'entre-tien des ouvrages d'art. Complment pour le domaine des ponts, viaducs et ouvrages analogues la Circulaire du 17 juin 1974. Circulaire du 1" septembre 1975 relative la surveillance des ponts grs par la Direction des ports autonomes et des voies navigables.

Circulaire p. 377 du 19 avril 1978 relative aux dgradations, dsordres ou menaces affectant les piles et les cules de ponts ; visite et travaux effectus par hommes-grenouilles.

Circulaire n" 78-85 du 18 mai 1978 relative la surveillance des fondations des ouvrages (D.P.M.V.N.). Recommandations p. 614 du 25 septembre 1978 relatives l'excution des visites par plongeurs autonomes.

Instruction technique pour la surveillance et l'entretien des ouvrages d'art. Premire partie. Dispo-sitions applicables tous les ouvrages (19 octobre 1979), fascicule 10 de la deuxime partie. Fondations en site aquatique.

Pour les aspects techniques, il est inutile de se reporter ces circulaires, sauf si le texte invite explicitement le lecteur le faire.

* Circulaires reproduites dans le document SERO 70 diffus par le SETRA.

13

2 Fondations anciennes et dsordres observs

2.1. DIFFERENTS MODES DE FONDATION DES OUVRAGES ANCIENS

Pour les ouvrages anciens, comme pour les ponts modernes, on retrouve les diffrents modes de fon-dation que l'on peut classer en : fondations profondes sur pieux, fondations superficielles ou semi-profondes, fondations sur caisson. Seules sont voques ici les techniques anciennes les plus courantes et pour lesquelles des dsordres dans les fondations ont t observs plusieurs reprises. Il ne faudrait cependant pas en dduire que les ouvrages fonds autrement : enrochements, pavage du lit ou radier gnral, havage ou pieux mtalliques, etc., sont l'abri de tout dsordre.

2.1.1. Fondations profondes sur pieux L'utilisation pour fonder les ouvrages de pieux en bois, appels encore pilots ou pilotis, tait une technique connue des Romains. C'tait le mode de

fondation utilis gnralement jusqu'au milieu du XIX"' sicle lorsque le substratum n'tait pas affleu-rant.

Diffrentes essences furent utilises (chne, chtai-gnier, pin, frne, orme, etc.). Le diamtre courant de ces pieux est de 0,20 0,35 m et leur longueur excde rarement 10 m. Ces pieux peuvent tre flot-tants ou reposer pratiquement sans encastrement sur le premier horizon dur lorsque celui-ci est situ faible profondeur. Afin d'amliorer la pntrabilit, la pointe des pieux tait parfois munie d'un sabot mtallique. Jusqu' la fin du xviii'' sicle, la tte des pieux tait gnralement recpe peu prs au niveau de l'tiage de l'poque en vue d'difier la maonnerie des piles sec. Pour les ouvrages les plus anciens, les pieux taient battus dans les cases formes par un rseau de poutres sur lequel tait tablie la pile, quelquefois sans platelage intermdiaire (fig. 1). Ultrieurement, les pieux furent disposs suivant un maillage rgulier, les espacements courants tant compris entre 0,80 m et 1,50 m. Aprs recpage, les pieux taient relis en tte par un grillage en charpente (longrines pour les pieux d'une mme

Fig. 1. Fondation sur pieux du dbut du XVIII ' sicle

(d'aprs Gautier).

I. Plan du pilotis avec indication de l'ordre de battage.

Il Elvation de la fondation

III. Dtail du rideau d'enceinte.

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14

file, et traversines cloues ou assembles mi-bois) destin rpartir la charge verticale entre les pieux dont le nombre pouvait dpasser la centaine pour un seul appui (fig. 2). Pour bloquer la tte des pieux, avant de mettre en place le platelage en madriers, un remplissage l'aide de moellons maonnes et de mortier argileux tait dispos sur la hauteur libre des pieux (de 0,50 1 m) (fig. 3), En 1762, pour la premire fois, de Cessart utilisa Saumur une scie qui permit de recper les pieux 5,50 m sous l'tiage. De Cessart rapporta, dans son ouvrage Description des travaux hydrauliques, les propos de Perronet : Il n'hsita pas prononcer (...) qu'on ne connaissait point en Europe une maonnerie rgulirement faite, tablie une aussi

Mat^ortnerie difie sec Plaie-forme en charpente

Grillage ilcingrines et ^ y \traversines

Enrochements Si-- Je hlorage

^ ^ ^

Y V ; V ; V ::{V v;^ ^ Fig. 2. Fondation sur pieux.

Pont Wilson Tours (fin du XVIII" sicle).

Elvation d'une pile Coupe en travers d'une pile et de ses fondations

F I . W et ( ( ) l PK ilf la r iaff tonu'clui aeti ' excute pour l.i loncL\tion lie l'.v i r Pilf a u roui AM lovus

rrnti ]:AI:TJ.T'S: .ui

Fig. 3- Fondation sur pieux courante avec blocage par des enrochements.

15

grande profondeur que celle de cette pile, et qui, sans doute, se trouve plus basse que les plus grands affouillements connus dans la Loire . La mise au point de ces techniques de recpage et le dvelop-pement des moyens d'puisement permirent alors d'tablir la base des appuis quelques mtres sous l'tiage des grands cours d'eau.

Lorsque la hauteur d'eau tait importante, ou pour viter des puisements trs onreux, la construc-

tion sec l'abri d'un batardeau fut remplace, vers la fin du xviii'^ sicle, par la technique des caissons chous. Le platelage muni de hausses formant bateau tait assembl sur la berge, charg par les trois ou quatre premiers rangs de maon-nerie puis chou sur la tte des pieux. On conti-nuait alors la construction de la pile jusqu' ce qu'elle ft hors d'eau, puis les hausses taient reti-res et montes sur un autre platelage pour difier la pile suivante (fig. 4).

Fig 4 Fondation sur pieux par caisson chou tanche. Pont Saint-Esprit Bayonne (milieu du

XiX'^ sicle)^

Elvation d'une pile et de ses fondations

t i I M rt, l l lV ' ( t*4.V i > t l V l J I > S

lvation de face . Coupe en travers

Elvation du caisson

0,30

Coupes selon diffrents plans

16

frrrp de J8S6 jogl; , _^

^.fi4f.C JL-V^L ^

Flan des KondalioTis

Fig. 5, Fondation sur pieux avec blocage par un massif de bton de chaux. Pont de Mauves (fin du XIX sicle).

Au xix'= sicle, d'autres techniques virent le jour avec l'emploi du bton immerg : - substitution des enrochements de blocage par un massif de bton coul dans une enceinte de pal-planches en bois jointives (fig. 5) ; - suppression du grillage en char-pente par un massif de bton enser-rant la tte de pieux et coul jus-qu'au niveau de l'tiage dans une enceinte de palplanches (fig. 6) ou un caisson sans fond chou (fig. 7).

17

^ . ^ ' ^

\ Fig. 6. Fondation sur pieux avec suppression du grillage et bton coul

dans une enceinte en paiplanches (milieu du XIX' sicle).

(:oii| ic 011 long (I une p i l i '

Fig 7. Fondation sur pieux avec suppression du grillage et bton coul dans un caisson chou. Pont Boucicaut

(milieu du XIX'' sicle).

2.1.2, Fondations superficielles ou semi-profondes

Lorsqu'un sol peu crodable tait affleurant et qu'il tait possible d'tablir les fondations sec, les ouvrages taient tondes superficiellement aprs dri-vation provisoire du cours d'eau ou l'abri d'un batardeau. Suivant la dnivele d'eau (limite 2 m environ, en raison des faibles moyens d'puisement), ce dernier tait en terre ou constitu par l'associa-tion d'une enceinte simple ou double de palplan-ches en bois et de terres impermables.

La figure 8 prsente l'exemple le plus simple, employ pour de petits ouvrages, o la pile repose en fait directement sur le sol sans semelle. La pile elle-mme est constitue d'un parement de pierres assises, le cur tant rempli d'un matriau tout-venant li ou non par du mortier. Dans certains cas, pour limiter les venues d'eau par le fond de la fouille et mieux rpartir les pressions sur le sol, la semelle tait difie sur une plate-forme en bois (fig. 9).

lvation de la tte d'aval

Remplissage en moellons et tout venant

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TJ S 1 Parement en pierres

i- appareilles

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Fig. 8. -

Alluvions argileuses du lit Fondation superficielle simple.

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Plate-forme en bois sur des madriers

Fig. 9. Fondation superficielle sur plate-forme en bois.

Coupe en travers perpendiculaire l'axe de la route, laissant voir la cule de droite

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Plate-forme en bois sur des madriers

19

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FIg. 10. Fondation superficielle avec redans - Pont Neuf Paris (XVII* sicle).

fondations du pont de Souillac sur la Dordogne en 1811. Ces massifs taient couls l'abri d'une enceinte en palplanches ou dans un caisson sans fond. Dans le premier cas, un rideau de palplanches en bois tait battu dans les alluvions. Cette enceinte tait maintenue par des pieux en bois, relis en tte par des moises qui servaient de guide lors du battage, et contrebute extrieurement par des enro-chements. Les terrassements l'intrieur du rideau taient raliss sous l'eau, la fiche des palplanches tant insuffisante pour assurer la stabilit du fond de fouille lors des pompages. Le bton de chaux tait alors coul sous l'eau l'aide d'une benne clapet pour viter le dlavage (fig. 12). Les caissons sans fond utiliss pour le bton immerg ne se distinguaient des prcdents que par l'absence de bordage calfat sous l'tiage, afin de favoriser l'limination des laitances (fig. 13).

2.1.3. Protections anciennes des fondations contre les affouillements

Le plus souvent, les fondations en rivire taient protges contre les chocs directs et les afouille-ments par des enrochements disposs en forme de talus. Pour certains ouvrages fonds sur pieux, les blocs participaient galement la stabilit latrale de l'appui. Dans le cas des fondations sur massif de bton de chaux, les enrochements constituaient, en phase de construction, le massif de contrebute maintenant le rideau de palplanches en bois sous la pousse du bton frais (fig. 14). A partir du xvii

La partie suprieure de ces crches tait gnrale-ment recouverte d'un dallage ou de bton formant margelle autour de l'appui (fig. 15). D'autres dispositions furent employes pour pro-tger la base des appuis et fixer les fonds affouilla-bles comme les rideaux parafouilles en bois placs en amont et l'aval de l'ouvrage et les radiers gnraux en maonnerie ou en bton.

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Fig. 15. Crche. Pont Jacques-Gabriel Blois (XVIII- sicle)

2.1.4. Fondations sur caisson l'air comprim

La premire utilisation en France d'un caisson fonc l'air comprim semble remonter 1839 pour l'excution d'un puits de mine Chalonnes. Depuis la fin du xix*^ ^ sicle, de nombreux ouvrages d'art ont t fonds ainsi. Parmi les diffrentes techniques, celle du caisson perdu fut la plus employe. Les caissons taient gnralement constitus par une tle d'acier de 6 8 mm d'paisseur en moyenne. De forme cylindrique ou oblongue, d'une hauteur de 4 10 m, ces structures comportaient la base une chambre de travail de 2 m de haut environ. Elles taient termines la base par des couteaux et surmontes par une jupe formant hausse. La chambre de travail et la hausse taient remplies de bton cyclopen ou de maonneries de moellons hourdes la chaux hydraulique (fig. 16).

2.1.5. Htrognit des fondations Il est important de noter que, pour de trs nom-breux ouvrages, le mode de fondation diffre d'un appui l'autre en raison d'un pendage du substratum ou des reconstructions successives. Parfois mme, la fondation n'est pas homogne sous un mme appui, par suite d'largissements ou de l'adjonction d'avant ou d'arrire-becs.

Fig. 16. Caisson fonc l'air comprim. Pont de la Voulte (milieu du XIX" sicle).

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2.2. DESORDRES PREJUDICIABLES AUX FONDATIONS

2.2.1. Action des eaux L'action des eaux sur les fondations est la cause la plus frquente des dsordres que connaissent les ouvrages d'art en site aquatique. Cette action peut s'exercer sur l'ensemble du cours d'eau, loca-lement au droit de l'ouvrage, voire directement sur l'ouvrage proprement dit. Trs souvent, ces trois types d'action coexistent.

2 .2 .1 .1 . A C T I O N D'UN COURS D'EAU

SUR L ' E N S E M B L E DE SON COURS

Elle peut tre naturelle, notamment pour les cours d'eau n'ayant pas encore atteint leur profil d'qui-libre, ou rsulter d'interventions humaines. Cette action peut se prsenter sous trois formes : une modification du trac en plan : dplace-ment de mandres, des bancs et des les. Cela peut avoir pour consquences la formation d'atterrisse-ments, une attaque des berges aux abords de l'ouvrage, le dchaussement de la fondation de la cule et des appuis proches de la rive ainsi qu'une attaque de biais des appuis en rivire ; l'volution du profil en long : creusement et exhaussement des fonds. Le creusement du lit de nombreux cours d'eau s'est considrablement acc-lr ces dix dernires annes en raison de l'augmen-tation des extractions de matriaux qui dpassent maintenant trs souvent les apports solides naturels.

Ainsi, le volume des emprunts dans le lit mineur de la Loire sur 350 km dans la rgion centre est estime en 1979 5 200 000 t/an, l'approvisionne-ment naturel venant de l'amont tant, quant lui, ngligeable. Le transport solide ne concerne plus que des matriaux arrachs au fond et aux berges. A titre de comparaison, une tude effectue de 1958 1968 avait estim 83 000 t/an, en moyenne, la quantit de matriaux sdiments dans l'embouchure.

L'alimentation du dbit solide tant rduite, le lit se creuse pour tendre vers une nouvelle position d'quilibre correspondant de nouveau la satura-tion de la capacit de transport solide.

L'volution du profil en long peut tre galement la consquence de travaux d'amnagement du cours d'eau (approfondissement des chenaux maritimes et de navigation, endiguement, coupure de man-dres...) ou de la construction de barrages. La pro-gression peut, suivant les cas, se faire vers l'amont ou vers l'aval.

Dans le cas d'un rtrcissement, l'augmentation des vitesses l'entre provoque un approfondissement des fonds affouiilables, tandis que l'largissement l'aval amne une rduction locale de la capacit de transport. Une partie des matriaux se dpose ; il y a un exhaussement des fonds dans cette zone. L'amnagement a cr ici un basculement du lit.

Le creusement du lit entrane un dchaussement des fondations des ouvrages anciens dont la base des appuis tait le plus souvent tablie au niveau de l'tiage de l'poque (fig. 17).

Fig. 17. Creusement du profil en long. Apparition d'un seuil l'aval de l'ouvrage et mise au contact de l'air des rideaux de protection en bois.

23

Fig. 18. Affouillement gnral et affouillemenl

local.

Fosse d'affouillement local ^ due la prsence de la pile ' N 7 Lit affouill f ' 11/

Affouillement gnral

Affouillement local

l'affouillement gnralis en priode de crue : la puissance d'rosion du cours d'eau s'accrot alors considrablement du fait de l'augmentation de la vitesse d'coulement et les matriaux du lit sont remanis sur une certaine paisseur. Ce phnomne temporaire entrane une diminution de la stabilit des fondations pendant la crue, mais parfois aussi aprs, car les matriaux redposs ont souvent des caractristiques amoindries (fig. 18).

Profil des vitesses en amont

Tourbillons en fer cheval

Ligne de sparation

Fig. 19. Affouillement local. Tourbillons en fer cheval.

I Ligne qui indique I le profil du sable

Fosse qui se cre autour de la pile^^.

Fig. 20. Affouillement local d'une pile dans un sol sans cohsion.

2.2.1.2. ACTION LOCALISE AU VOISINAGE DE L ' O U V R A G E

L'afouillement local est une rosion des fonds rsultant essentiellement de la concentration de tourbillons d'axes horizontaux se dveloppant en forme de fer cheval autour de l'appui (fig. 19). Les matriaux du lit sont arrachs l'amont par la composante verticale de l'coulement, soulevs et entrans par le courant. Il se forme un appro-fondissement, de forme conique dans le cas des sols sans cohsion, dont le point le plus profond se situe prs de la gnratrice amont (fig. 20). Les sols cohrents et les roches peuvent aussi tre rods par affouillement local.

L'afouillement local maximal au pied d'une pile circulaire est obtenu pour des conditions d'coule-ment correspondant au dbut de charriage continu des matriaux du fond du lit, pour les sols sans cohsion. Ces conditions d'coulement sont prati-quement toujours atteintes en cas de crue exception-nelle dans nos cours d'eau et souvent mme lors des crues annuelles.

Le rtrcissement du lit au droit de l'ouvrage peut tre responsable d'une rosion du lit sous les arches et de la formation de fosses en aval provo-ques par l'augmentation locale de la vitesse du fait de la contraction de l'coulement (fig. 21). Lorsque les portes sont grandes, on observe des fosses distinctes l'aval de chaque pile (fig. 22). Si les appuis sont rapprochs, les fosses adjacentes se rejoignent pour former de grandes fosses dans l'axe des arches (fig. 23), voire mme un foss sur toute la largeur du lit.

L'insuffisance du dbouch peut tre l'origine, en priode de crue, d'un contournement de cule, phnomne dangereux pour la tenue de l'ouvrage. La bute des terrains situs derrire la cule, ainsi rduite, peut devenir insuffisante pour quilibrer la pousse de la vote.

L'action rosive des eaux est considrablement aggrave par l'obstruction partielle du lit rsultant de l'accumulation de corps flottants ou des glaces au droit de l'ouvrage.

24

/ y I I Cule I

/ / / / / / / / l ^ ' / / / / / ! / / / / / / / / / / / / [ / / /

Fig, 21. Effet de rtrcissement local d l'ouvrage.

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Fig. 22. ^ Fosses d'rosion Isoles. Ancienne passerelle du collge Lyon

(d'aprs Sjourn).

Fig. 23. Fosses d'rosion se rejoignant Pont de Thouar.

2.2.1.3. ACTION DIRECTE SUR L'OUVRAGE Dsorganisation des massifs d'enrochements

L'exprience montre que la gomtrie des massifs d'enrochements disposs en protection autour des appuis volue dans le temps quelle que soit la taille des blocs, mme si leur poids est suffisant pour qu'ils ne soient pas entrans par le courant. L'affais-sement des massifs est d l'affouillement du lit au pied du talus ; les enrochements glissent alors dans les fosses cres en priphrie ( l'amont : fosses d'affouillement local, l'aval : effet du rtrcisse-ment). Trs souvent, l'affaissement est acclr par l'ensouillement des blocs provoqu par l'aspiration des lments fins du lit par les tourbillons qui se forment dans les vides, entre les enrochements.

25

Dtrioration des hatardeaux et rideaux de protection

Les causes de dtrioration des lments de protec-tion sont multiples : chocs directs des corps flottants et abrasion par les matriaux solides transports par l'eau ; altration des pices de bois non traites, au contact de l'air par suite de l'abaissement de la ligne d'eau (fig. 24) ; les matriaux fins de remplissage des batardeaux peuvent tre.entrans par l'eau par les orifices exis-tant entre les pieux ou les palplanches de l'enceinte ou tre arrachs la partie suprieure, en l'absence de semelle de protection ou lorsque celle-ci est dt-riore (fig. 25). D'autre part, lorsque le rideau est insuffisamment ancr, l'affouillement du pourtour du batardeau peut entraner le flchissement des pal-planches du fait de la suppression de la bute de pied, suivi de la vidange des matriaux de remplis-sage.

Fig. 24. Altration d'un rideau de protection en bois.

Fig. 25. Dtrioration d'un batardeau en palplanches plates. Entrainement du matriau de remplissage. Attaque de l'appui

par l'aval.

Grande caverne sous un mass

PLAN

Exemples n 11,111... dgradations sur des piles de ponts routie

-< -Rive gauclic

-/rrrrm Tj^^^rfTY^g Trs gros affouillt

Amont

Partie de semelle dmolle Rocher \Gros bloc de btc

26

^'*;'*t;>'"i;-

ancrage COVPEAB

8.40

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COUPE CD

nstales

()

Amont Aval

Rive droite

veau d'eau

^mr^ sons la semelle

Graviers

Affouillement du lit

3,00

Affouillement la basede la fondation

Amont

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J Mnh P ^

_ - - .

IN

-

Les zones soumises au marnage sont particulire-ment vulnrables de par l'alternance de priodes sches et d'immersion. A ces actions naturelles peu-vent s'ajouter les effets du batillage et du remous des hlices des navires. La dtrioration des lments de protection est un phnomne dangereux auquel il faut remdier sans tarder, car il prlude l'attaque directe par l'eau du massif de fondation proprement dit.

Formation de cavits sous les appuis et dgarnissage des pieux

La formation de cavits sous les appuis est l'ori-gine de l'affaissement de nombreuses piles et de la ruine de plusieurs ouvrages. Si ces cavits sont par-fois dcelables de l'extrieur ou au cours de visites subaquatiques (fig. 26), elles peuvent tre entire-ment dissimules la vue par les enrochements en place ou encore par des sols meubles dposs pen-dant la dcrue (fig. 27 et 28). On doit considrer a priori comme prcaire la stabi-lit d'un appui sous lequel existent des cavits, ceci quel que soit son mode de fondation.

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Sens du courant <

Fig, 27. Cavit mise en vidence aprs dgagement de matriaux meubles.

5.40 ni

'M Zone affouille Coupe .selon ,v.v

Fig. 28, Cavit mise en vidence aprs mise sec.

Fig, 29, Affouillement d'une fondation sur tuf. Vieux pont de Toulouse (d'aprs Sjourn),

Pour les fondations superficielles, les cavits ou la dcompression des terrains par les affouillements rduisent directement la portance des sols de fonda-tion. Dans le cas d'appuis fonds sur une roche tendre, l'rosion peut gagner une grande partie de la surface de l'appui avant que ne soient dcels des dsordres importants dans la superstructure. Sjourn prsente le cas du vieux pont de Toulouse fond directement sur le tuf de la Garonne pour lequel l'avant-bec d'une pile fut affouill sur''5,40 m de profondeur (fig. 29). Au pont de Rgereau, fond sur un schiste sdimentaire, la pile centrale tait affouille sur 70 % de la surface d'appui, la cule rive droite sur 90 % (fig. 30). Pour les fondations sur pieux, leur dgarnissage entraine : une diminution de la portance par rduction du frottement latral mobilisable (fig. 31 et 32) ; une rduction importante de la rsistance aux efforts horizontaux pour les fondations anciennes sur pieux en bois. En effet, pour ces ouvrages, il n'y a ni contreventement ni encastrement des groupes de pieux. La pointe des pieux n'est en gnral jamais encastre mais repose sur le toit de l'horizon dur rencontr. Quant au rseau de pou-tres (longrines et traversines), destin rpartir les charges, il est clou, voire simplement pos sur les pieux. La stabilit horizontale est assure ici par le massif de sol enserrant les pieux. Le dgarnissage des pieux est donc un phnomne dangereux car il conduit un tat d'quilibre prcaire, quasi instable. Cet tat peut durer longtemps, jusqu' ce qu'une perturbation, parfois minime, entrane la rupture de l'appui sans que l'on ait pu toujours dceler de dsordre prmonitoire dans la superstructure.

Ainsi le pont de Saint-Marcel sur l'Aude a pri brusquement en septembre 1954, alors que les eaux taient l'tiage et qu'aucune surcharge ne se trou-vait sur l'ouvrage. Les pieux s'tant trouvs libres sur 2 m de hauteur environ avec une fiche moyenne de 3,50 m, se sont dverss paralllement l'axe du pont. La pile n" 2 du pont Wilson Tours s'est, elle, affaisse brusquement vers l'amont, en avril 1978, au passage d'une automobile. Ici encore, la rupture est sans doute la consquence du dgarnissage de la partie suprieure des pieux, les lments fins ayant d tre entrans au travers mme des enro-chements disposs autour des appuis. L'affaissement de la pile a t suivi de l'effondrement des arches 2 et 3 quelques heures plus tard, puis de celui des

28

'i^'fi^-'^'VS,-'

0.00 I I " 7 " ^ r \ Massif de

*^ -' ' fondation

Profondeur du lit de la rivire compte partir du bas du ft des appuis

Fig. 30, Affouillement d'une fondation sur sfchiste. Pont de Rgereau.

0,26'

0,80

Fig. 31. Affouillement d'un ouvrage moderne fond sur pieux en bton arm. Noter les fissures de certains pieux dgarnis.

Platelage Rupture de longrine

Massif en bton

Longrine fendue Digue en enraelietnents

Fig. 32. Cavit sous un massif de fondation sur pieux en bois atteignant 1,50 m de hauteur et cre par rosion

rgress ive .

29

piles n'' 3, 4, 5 et 1 dans les jours et semaines sui-vants. Ces appuis, fonds de manire semblable, avaient vraisemblablement eux aussi leurs fonda-tions partiellement dgarnies ; leur tat d'quilibre transversal prcaire s"est rompu sous les efforts hori-zontaux supplmentaires introduits par l'effondre-ment des votes adjacentes.

Dissolution de la chaux Extrait de Piles, cules et cintres de ponts . M. Robinson (Dunod d.).

L'eau des rivires, jamais sature en chaux et constamment renouvele au contact des piles, tend dissoudre la chaux libre des mortiers et des btons.

Cette action s'exerce non seulement sur les parties immerges en permanence ou non des fiits des piles, mais aussi sur les fondations sous le niveau du fond du lit, en particulier quand le terrain consti-tuant le lit est permable. Il y a en effet un dbit souterrain travers les matriaux du lit, et l'eau se renouvelle au contact des fondations.

La dissolution de la chaux libre a pour terme le retour des mortiers et btons l'tat d'agrgat pulvrulent, c'est--dire leur destruction. On ne peut empcher le phnomne, mais on peut le rendre assez lent pour qu'il prenne le caractre d'un vieil-lissement normal de l'ouvrage. Cette vitesse est fonction de la permabilit du bton et du mortier. Si la permabilit est en relation avec la compacit obtenue la mise en uvre, elle est essentiellement fonction du dosage en ciment qui ne doit pas descendre au-dessous d'un minimum.

On a, au xix'' sicle, employ de faibles dosages dans les btons de chaux hydraulique des fondations en rivire et des fts des piles, probable-ment-en raison du prix relativement trs lev des liants l'poque, et parce que les taux de contrainte de ces maonneries taient faibles. Les examens faits en vue de la reconstruction des ponts dtruits en 1940-1943 ont montr que dans beaucoup de cas, ceux des appuis antrieurs 1880, qui taient rests apparemment intacts, n'taient pas rutilisa-bles, parce que leurs mortiers et btons taient comme l'on dit dlavs. Les dsordres qui en rsultent peuvent tre la forma-tion de cavits, voire la dsagrgation complte du massif.

Dtrioration des pieux en bois En cas de dgarnissage, les fondations peuvent tre soumises une abrasion intense par les matriaux charris. Celle-ci se manifeste surtout sur les l-ments les plus tendres comme les joints, certaines pierres et surtout les pices de bois comme les plate-lages dbordants, les pieux de fondation ou les rideaux de vannage. Certaines ttes de pieux peu-vent tre ainsi entirement dtruites (fig. 33). L'exprience montre qu'en gnral, les pieux en bois des ouvrages fluviaux vieillissent bien et conser-vent leurs caractristiques de rsistance. Souvent, les dsordres ont t imputs htivement au pourris-sement du bois quand la raison tait la rupture d'un quilibre prcaire par suite de l'aiouillement des fondations.

Fig. 33. Dtrioration d'un pieu en bois par abrasion

Fig, 34. Altration des pices mtalliques d'assemblage d'un rideau et abrasion des pices de bois.

Fig. 35 Corrosion et disparition de la tle d'un caisson. Attaque directe par l'eau du matriau de remplissage.

Si les pieux sont entirement immergs, ils sont protgs des champignons lignivores incapables de se dvelopper faute d'air. Les pieux peuvent, dans ces conditions, se conserver des sicles durant, comme en tmoignent ceux du campanile Saint-Marc Venise. Dcouverts lors de son effondre-ment en 1902, soit 1 002 ans aprs la construction, leur tat de bonne conservation tait tel qu'ils furent utiliss pour supporter le campanile reconstruit. En revanche, au contact de l'air, les champignons aro-bics peuvent se dvelopper et entraner le pourris-sement du bois. En milieu maritime, le bois immerg peut tre attaqu par divers mollusques comme les tarets ou petits crustacs tel le limnoria.

30

A noter enfin que certaines substances chimiques peuvent provoquer un ramollissement important des fibres du bois, supprimant ainsi toute rsistance mcanique.

Corrosion des lments mtalliques

La corrosion des lments mtalliques participe la dgradation des massifs de fondation : altration des lments d'assemblage des pices de bois conduisant la dsorganisation complte des rideaux de protection (fig. 34) ; corrosion des tles et pices de raidissage des caissons sans fond ou foncs l'air comprim. Des tles de 6 mm d'paisseur ont t rduites en un sicle l'tat de pte d'oxyde. La disparition des hausses permet alors l'attaque par l'eau du matriau de remplissage et sa dsagrgation (fig. 35) ; dgradation des rideaux de palplanches permet-tant l'entranement des matriaux fins.

2.2.2. Autres causes de dsordres Si l'action naturelle des eaux est responsable de la plupart des dsordres occasionns aux fondations, les autres dtriorations sont imputables pour l'essen-tiel aux interventions humaines, que les modifications apportes par l'homme aient t le seul facteur agissant ou qu'elles aient favoris l'action agressive des eaux. Outre les travaux d'amnagement et les dragages, dont les consquences ont t prsentes plus haut, les causes les plus frquentes sont : l'absence d'entretien ; la modification de la configuration des terrains au voisinage de l'ouvrage (travaux l'arrire des cules, largissement de la voie franchie, remblaie-ment proximit des fondations d'une cule, etc.) ; des modifications mal tudies ou mal conues apportes la superstructure (largissement, modi-fication du schma statique, etc.) ; certains travaux efl'ectus proximit de l'ou-vrage crant un environnement agressif (par exem-ple : gouts dversant des produits dtriorant les matriaux de l'ouvrage). La rivire franchie par le pont A ayant t cure, la base des piles fut dote d'un muret en bton simplement descendu jusqu' la base de la fonda-tion superficielle. Afin de maintenir une certaine hauteur d'eau l'amont, un petit barrage, en plan-ches de bois coinces entre deux profils mtalli-ques et fixes au muret, fut difi sans autre prcau-tion particulire. L'aflfouillement des deux cules ne tarda gure, conduisant la ruine de l'ouvrage (fig. 36) ; des investigations ou des rparations mal conues ou mal excutes. Des aflFouillements locaux ayant t constats lors d'une visite subaquatique au pont B, un appel d'offre pour le confortement fut lanc sans connaissance prcise du mode de fondation. La rparation consis-tait couler du bton avec un ferraillage de cein-ture l'intrieur d'une enceinte en palplanches bat-tues autour de chaque appui. Cette opration se

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Fig. 36, Affouillement des fondations provoqu par la prsence d'un barrage amont.

droula sans difficult pour la premire pile, mais il fut demand au service gestionnaire de ne pas effec-tuer les travaux pour les autres appuis avant que des investigations et une tude approfondie de la rparation n'aient t menes bien. Les travaux furent poursuivis dans le mme temps que les forages destins reconnatre la nature et l'tat des fondations. Pour profiter des basses eaux, l'entreprise travailla un jour fri, ralisant autour d'un appui les terrassements prliminaires au bat-tage : une tranche d'un mtre de large, d'une profondeur de 0,40 0,80 m, de chaque ct de la pile, de l'avant l'arrire-bec. Aucune consta-tation particulire sur l'ouvrage n'ayant t faite le lendemain matin, le battage commena tandis que l'entreprise de sondage excutait sur ce mme appui un forage au tricne ( 0 150 mm) l'eau, depuis le tablier, travers l'avant-bec. L'alerte fut donne par un ouvrier, dans la matine, en voyant que plusieurs pierres du parement de la pile taient tombes, permettant ainsi aux sondeurs sur la pile, et l'quipe de battage installe sous la voiJte, d'vacuer l'ouvrage. Peu de temps aprs, une partie de l'avant-bec se dtacha de la pile, et l'effondrement d'une partie de la vote suivit (fig. 37). La dmolition de l'ouvrage montra qu'en fait cet appui tait fond superficiellement et non sur pieux. Le terrassement du lit constitu d'argile plastique autour de l'appui avait rduit la portance du sol de fondation poinonn alors par la pile.

Fig. 37. Dbut de l'ettondrement.

31

3 La surveillance

3.1. CADRE GENERAL DE LA SURVEILLANCE

Les principes et les modalits de la surveillance sont fixs par la premire partie de l'Instruction technique. Les fondations en site aquatique sont galement l'objet du fascicule 10 de la deuxime partie. Les paragraphes suivants explicitent les l-ments techniques propres aux seules fondations en site aquatique. Le diagnostic sur l'tat de l'ouvrage devra cependant toujours tre formul en consid-rant l'ensemble du pont : fondations et super-structure*. On se reportera alors au fascicule de la deuxime partie de l'Instruction technique appli-cable l'ouvrage pour la surveillance de la super-structure (fascicule 30 pour les Ponts et viaducs en maonnerie). L'organisation de la surveillance prsente un carac-tre progressif dans l'importance des moyens mis en uvre :

- la surveillance continue, - les visites, - les inspections dtailles.

L'articulation des diverses actions est prsente dans le tableau synoptique I.

3.2. LE DOSSIER DE L'OUVRAGE LES FONDATIONS

Sa consistance, son tablissement, son entretien et sa gestion sont fixs par le fascicule 01 de la deuxime partie de l'Instruction technique.

3.2.1. Donnes hydrauliques Des renseignements sont rechercher, notamment auprs des Services hydrologiques centralisateurs de bassin, des Services de la navigation, ou d'orga-nismes tels que la CNR pour le Rhne, EDF, etc., sur :

- l'hydrologie du cours d'eau (dbits, hauteurs d'eau, vitesses moyennes, frquence des crues, rpar-tition des crues dans l'anne) ; - l'volution des fonds (relevs de profils en travers aux abords de l'ouvrage et distance, profil en long) ; - les travaux ayant pu ou pouvant modifier cette volution (dragages, extractions de matriaux, cra-tion de seuils, d'pis, calibrage du lit, etc.) ; - les hauteurs d'afouillement estimes et les rsul-tats des tudes hydrauliques existantes.

* Le terme superstructure dsigne ici les parties de l'ouvrage situes au-dessus du massif de fondation.

3.2.2. Donnes gotechniques

En l'absence d'tude gotechnique propre l'ou-vrage, certaines informations peuvent tre dduites des cartes gologiques et d'tudes faites proximit pour d'autres ouvrages (pont, route, btiment, etc.).

3.2.3. Documents sur les fondations de l'ouvrage

Dans le cas d'ouvrages anciens, les informations sont souvent fragmentaires et les pices parses. Nanmoins, la valeur de ces renseignements est telle qu'il faut apporter le plus grand soin leur recherche.

Les lments rechercher pour chacun des appuis sont : - les plans des fondations ou leur principe (fonda-tion sur pieux, superficielle...), - leur mode d'excution (par exemple : caisson hav, pieux recps sous l'eau, fondation ralise sec l'abri d'un batardeau...), - l'valuation des descentes de charges et des efforts transmis aux appuis, - les comptes rendus de travaux et de runions de chantier, etc.

Il faut rechercher dans quelles conditions ont t tablis les documents dont on dispose et s'attacher leur date. En effet, les dessins et documents de projet diffrent souvent des plans d'excution, eux-mmes modifis en cours de travaux, fait illustr par le cas du pont C (fig. 38, 39). De mme, des documents largement postrieurs la construction des fondations, tablis par exemple l'occasion de travaux confortatifs, ont une proba-bilit leve d'tre inexacts.

La confirmation des informations douteuses est rechercher lors d'une visite ou d'une inspection dtaille.

3.2.4. Travaux effectus sur les fondations de l'ouvrage

Les documents concernant tous les travaux d'entre-tien ou de rparation des fondations doivent tre incorpors au dossier de l'ouvrage (recharge en enro-chements, mise en place de gabions, travaux d'injec-tion, curage du lit proximit immdiate de l'ouvrage, etc.). Toutes les pices doivent tre clai-rement dates et identifies (documents de projet, de consultations, plans de recollement, documents tablis par les entreprises, etc.).

32

TABLEAU I SURVEILLANCE ET ENTRETIEN DES FONDATIONS

Surveillance continue assure par l'ensemble des agents de la subdi-vision

(3.3 . )

Visites priodiques en gnral annuelles effectues par des ing-nieurs ou techniciens, ou, par des conducteurs desTPE ayant particip une action de forma-tion sur la surveillance des ouvrages d'art

(3 .4 . )

Observation de tout signe suscep-tible de traduire des dsordres dans les fondations ou une situa-t ion prjudiciable la tenue des appuis

inspection des parties hors d'eau

(3.4.1.)

inspection des parties immer-ges (avec l'aide de plongeurs autonomes)

(3.4.2. )

suivi de l'volution des fonds

(3.4.3 . )

nettoyage de l'ouvrage entretien courant ou spcialis

compte rendu ( verser au dossier d'ou-vrage)

/ Alerter le \ \ Subdivisionnaire / \

^ Mesures de scurit en cas de danger

immdiat

EXAMEN PAR LE SUBDIVISIONNAIRE

~ \ Dsordres graves y 3.4 .4 . ;

Surveillance de l 'volution

court terme de l'ouvrage

Alerter les concessionnaires

des rseaux empruntant

l'ouvrage

Mesures de

scurit compl-

mentaires

Inspections dtailles INSPECTION DTAILLE EXCEPTIONNELLE

en gnral tous les 5 ans effectues par une quipe de spcialistes en ouvrages d'art et fondations

(3.5 . )

A) tablir un tat de rfrence - reconnaissance des terrains de

fondation

- reconnaissance des fondations

- r;onditions hydrauliques - calcul des fondations en fonc-

t ion des lments fiables dj contenus dans le dossier de l'ouvrage

B) Suivi de l'ouvrage - fondations

- superstructures

cours d'eau

3.2.5. Procs-verbaux, comptes rendus et rapports de visites d'inspection

Mur de front 3

Elvation des fondations

3 : I

i-44:

p l'J n n

" '7 t? r" " ~

Fondations des murs en retour

- " m H t i n j - ^ ^ r i rt n TT n - >"

Disposition des pieux vue de dessus

Fig. 38. Pont C. Plan du projet des fondations de la cule rive droite.

:: 00 c

Elvation des fondations

znu t

I n n Q r i

I

La constatation cl "une anomalie doit tre suivie d'un examen effectu par le subdivisionnaire et peut dclencher une inspection dtaille exceptionnelle, ventuellement partielle.

3.4. LES VISITES

Les visites doivent tre prpares en prenant au pralable connaissance du dossier de l'ouvrage. Il est souhaitable de prvoir : - des plans et lvations schmatiques pour reporter sur le terrain les observations, - quelques outils tels que marteau, pic, barre mine, etc., pour sonder les ventuelles cavits et reconnatre la profondeur des zones altres, - des instruments pour relever les cotes, - au besoin, une embarcation pour accder tous les appuis, ainsi que tout autre moyen de visite utile. Lorsque la priode de la visite peut tre choisie librement, il convient de la programmer aux basses eaux afin de pouvoir observer toutes les parties de l'ouvrage. La visite sera utilement complte par des observations faites en priode de hautes eaux.

3.4.1. Examen visuel En vue de suivre dans le temps les actions subies par l'ouvrage et de dtecter l'apparition de dsor-dres ou anomalies dans le comportement des fonda-tions, les points suivants sont observer systma-tiquement lors des visites, chaque fois que cela est possible.

Cours d'eau - la position du lit par rapport l'axe de l'ouvrage, notamment l'attaque de biais des piles et cules ; - l'tendue et la cote du plan d'eau ; - la topographie et la nature des fonds, notamment la prsence de fosses imputables l'afTouillement local des appuis, et l'effet du rtrcissement ; - l'amoncellement de corps flottants et d'alluvions obstruant le dbouch.

Berges - les signes d'attaque et de dtrioration des berges au voisinage de l'ouvrage.

Massifs d'enrochements - l'entranement des blocs par le courant ; - la dsorganisation et l'affaissement des talus autour des piles, en reprant en particulier la cote du sommet du massif par rapport l'appui.

Rideaux de protection - l'altration, la dislocation ou la rupture des rideaux et batardeaux, qu'ils soient en bois, mtalliques ou en bton ; - la disparition du matriau de remplissage des batardeaux et crches.

Cavits sous les appuis

Compte tenu du danger que constituent ces dsor-dres pour la stabilit de l'ouvrage, la recherche d'ventuelles cavits sous les piles et cules doit tre effectue avec une attention particulire. Il faut faire preuve de mfiance et se demander si l'tat apparent ne cache pas certains dsordres, notam-ment dans le cas de fondations sur pieux entoures d'enrochements ou d'appuis pour lesquels on n'est pas sr de la nature et de l'tat des fondations.

Les cavits ne sont souvent pas visibles de l'ext-rieur, cependant certains indices peuvent tre fournis par l'tat des protections et margelles ou par l'exis-tence de circulations d'eau anormales :

- rsurgences l'aval ou sur le ct de l'appui (fig. 40 et 41),

- tourbillons se dtachant de l'appui (fg. 42).

Fig. 40. Rsurgence l'aval.

Fig. 41 Rsurgence sur le ct d'un appui.

35

Fig, 42. Tourbillons se dtachant d'une pile. Fig 44. Affaissement de la maonnerie de la vote. Dcompression des voussoirs

Base des piles et cules

- la dsagrgation du liant et le disjointoiement des pierres, - les pierres fractures ou manquantes, - les traces d'abrasion intense.

Supei structure

Les dsordres dans la superstructure des ouvrages en maonnerie ne sont pas tous imputables des mouvements des fondations. Ils peuvent s"ctre pro-duits la construction lors du dcintrement ou rsulter d'un mauvais fonctionnement de la seule superstructure comme le cas du dversement de tympan, consquence d'une pousse excessive du matriau de remblai. Les figures 43 46 prsentent des exemples de tels dsordres o les fondations ne sauraient tre tenues pour cause.

Fig 45 Dcollement du bandeau avec chute de voussoirs au niveau de la cl.

Fig. 43 Uecoiien'ient au Danaeau Largeur ce la lozarae 60 mm

Fig. 46. Dplacement d'e-nsembie du tympan.

36

'^r^^w"^

Fig. 47. Fissuration transversale et longitudinale de la vote et clatement la cl par excs de compression dus un tassement de la pile (32 cm l'amont et 35 cmi l'aval).

^ 1 Il est cependant frquent que des anomalies dans les fondations se traduisent par des dsordres dans la superstructure. L'volution de la fissuration et les changements de gomtrie sont donc des l-ments importants pour la recherche de l'origine des dsordres, car des dplacements d'appuis trs faibles et difficilement perceptibles directement produisent souvent des anomalies apparentes en superstructure. A l'inverse, il faut galement signaler que des dsordres importants peuvent exister dans les fonda-tions sans aucune manifestation en superstructure.

La fissuration transversale des voiites en maon-nerie est en gnral le signe d'un mouvement d'appui (fig. 47). De mme, la fissuration longitudinale des votes et celle verticale des corps de pile peuvent traduire un tassement diffrentiel transversal de l'appui (fig. 48). Par ailleurs, l'affaissement d'une voiite la cl (courbe d'intrados) est souvent la consquence amplifie d'un cartement des nais-sances. La figure 49 prsente les schmas de ruine d'un arc correspondant deux cas de mouvement d'appui.

Fig. 48. Fracturation verticale du corps de pile. Noter l'affleu-rement de l'angle d'un redan traduisant un mouvement de basculement.

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Schma de rupture sous un chargement symtrique ou un cartement des appuis.

/ ' centre instantan de rotation du bloc AC 1 centre instantan de rotation du bloc AC

Schma de rupture sous un chargement dissymtrique ou un tassement d'appui.

/ centre instantan de rotation du bloc BC

Fig. 49. Schmas de ruine d'une vote sous deux cas de chargement.

Des indices peuvent tre fournis par l'observation des joints du bandeau des ouvrages en maonnerie et les dcollements aux jonctions entre les murs et les tympans, l'arc ou la vote et les tympans. De plus, des desordres dans les fondations peuvent tre rvls par : - des dfauts d'alignement des garde-corps, para-pets, bordures de trottoir, - des anomalies des profils en long et en travers de la chausse.

Remblais d'accs

On relvera enfin toute trace d'rosion des remblais d'accs, car leur bon tat est un lment important pour la protection et la tenue des cules.

Le procs-verbal tabli l'issue de la visite doit comporter : - le relev de tous les dsordres observs sous forme de plans cots, de croquis et photos reprs sur les plans, dats, lgendes et comments ;

38

- un avis sur l'tat gnral des fondations et de l'ouvrage ; - des propositions sur les mesures prendre avec une indication sur leur urgence :

- travaux d'entretien, - mesures de scurit, - mise sous surveillance renforce ou sous haute

surveillance, - inspection dtaille exceptionnelle.

3.4.2. Visites siibaquatiques des fondations (Annexe 1-2)

Pour de nombreux cours d'eau, le dbit l'tiage est assez faible pour qu'il soit possible d'accder et d'observer directement la base des appuis sans faire appel des pk)ngcurs autonomes. Dans les autres cas, l'examen des parties hors d'eau est complter par une visite des fondations, faite par une entre-prise spcialise. Si la priode des basses eaux est la plus propice aux visites, il peut tre souhaitable d'envisager une visite complmentaire des fondations par plongeurs dans d'autres conditions, par exemple juste aprs une crue exceptionnelle. Le document Recommandations pour l'excution des visites par plongeurs autonomes , diffus par la Direction des routes l'ensemble des services le 25 septembre 1978, fixe : - le cadre administratif, - les conditions d'intervention des entreprises spcia-lises, - le droulement de ces visites d'inspection, - ainsi que le contenu du rapport de visite. Le service gestionnaire doit prparer cette visite : - en la programmant la priode la plus favorable pour l'observation (problmes poss par les cou-rants, la mare, la turbidit de l'eau, etc.), en gnral l'tiage ; - en dfinissant prcisment les objectifs assigns aux plongeurs. Une action de formation la plonge de techniciens a t engage dans certains Laboratoires rgionaux des Ponts et Chausses (en 1979, Laboratoire d'Aix-en-Provence, de Bordeaux et de Strasbourg) qui peuvent apporter dans certains cas une aide tech-nique aux services.

3 .4 .2 .1 . DROULEMENT DE LA VISITE Le reprsentant de rAdministration charg de suivre le droulement de la visite tient un rle essentiel car la qualit du travail fourni dpend non seule-ment des conditions naturelles (vitesse de courant, visibilit) et de la qualification des plongeurs, mais aussi de la manire dont ils sont guids. Il est souhaitable qu'avant le dbut de la plonge, l'entreprise ait connaissance d'un minimum de don-nes sur l'ouvrage, en particulier sur le mode de fondation des appuis. Il est rappel que les entreprises charges de ces visites n'ont pas pour mission d'tablir un diagnostic

sur la tenue mcanique des fondations et la scurit prsente par l'appui. Leur rle est de fournir l'image objective la plus prcise de l'tat de l'appui. Pour tablir une telle cartographie, le reprsentant de l'Administration doit insister pour que les plon-geurs rendent compte de tout ce qu'ils rencontrent, mme si les dtails peuvent leur sembler sans importance. La direction et le suivi du travail effectu par les plongeurs peuvent tre facilits par l'utilisation de moyens audio-visuels. Les camras subaquatiques actuellement disponibles, les liaisons phoniques et les techniques d'enregistrement sur magntoscope dont disposent plusieurs entreprises et CETE sont des outils d'investigation d'un grand intrt. Ces techniques permettent en particulier aux ingnieurs placs sur l'ouvrage de diriger la visite effectue par les plongeurs.

Il faut souligner que les conditions de visibilit sont souvent mauvaises et que la visite s'effectue de ce fait en procdant par ttonnements. Ds lors, // est indispensable que le plongeur dispose d'outils : mar-teaux, pics, outils pour gratter, rgles gradues, lance eau pour dgager les terrains meubles, etc. Au cours de la visite, les points suivants sont examiner :

Existence de cavits l'emplacement et l'extension des zones affouilles, sachant que des cavits peuvent tre masques par des alhivions meubles redposes ou par les enro-chements disposs autour des appuis ;

Fissuration l'emplacement et si possible l'extension, la largeur et la profondeur des fissures ou fractures de la base des appuis ;

Altration des matriaux Des chantillons des matriaux rencontrs sont ranieiu-r chaque fois que cela est possible. MAONNERIE ! - pierres fractures ou manquantes, - altration ou disparition du liant. - dsagrgation des pierres ; PIEUX ET PICES EN BOIS : - relever l'altration produite par les insectes ou la pourriture, - dterminer la profondeur d'altration l'aide d'un couteau ou d'un pic, - gratter la vgtation aquatique, - noter toute pice fendue ou fissure ; BTON : - zones d'altration dont on dterminera la profon-deur en grattant ; ACIER : - corrosion, - position des zones endommages ou de flambe-ment des pices mtalliques ;

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MASSUS D ENROCHEMENTS :

- blocs dplacs, - cotes, extension et forme des talus et tapis ;

LMENTS DE PROTECTION : - altration, - dversement et dformation des rideaux. - entranement du matriau de remplissage des batardeaux et crches.

3 .4 .2.2. DGARNISSAGE LOCAL D'UN APPUI (Annexe II-3)

Lorsqu'il n'est pas possible d'observer de l'extrieur la base des appuis, notamment en prsence d'enro-chements, il est souhaitable quand cela est techni-quement possible de dplacer quelques blocs ou de dgager partiellement l'appui pour prciser l'tat des fondations.

Cette mthode prsente l'avantage, par rapport aux forages, de permettre : - d'estimer l'tendue des ventuelles cavits. - de juger de l'tat des pices de bois de la pri-phrie de l'appui et de prciser leur disposition. 11 faut bien videmment ne pas mettre, par cette opration, la stabilit de l'ouvrage en pril. Pour cela, un certain nombre de prcautions sont pren-dre. Ainsi, le dgarnissage ne doit tre entrepris qu'aprs avis et sous le contrle d'un ingnieur spcialiste. Le dgarnissage doit avoir une tendue limite, car les enrochements contribuent parfois directement la stabilit de l'appui. De plus, la brche ainsi cre ne doit pas tre laisse telle quelle aprs inspection. Une solution de remise en place rapide des protections doit tre dfinie avant le dbut du dgarnissage. Si l'tat de la fondation est jug prcaire, il pourra tre ncessaire de consolider provisoirement l'appui avant mme de procder cette investigation.

3.4.2.3. LE RAPPORT DE VISITE La qualit du rapport de visite ne doit pas tre nglige. Ce dernier doit tre une image objective aussi prcise que possible de l'tat des parties immerges et permettre d'tablir une comparaison entre les relevs des annes successives. Toutes les traces de dsordres seront donc reportes avec prci-sion sur des croquis et des plans cots et comments. Le rapport n'tant pas tabli sur le site le jour de la visite, il est souhaitable que l'Administration demande une copie des minutes de la plonge. Ce document permet galement de vrifier qu'il n'y a pas eu d'erreur ou d'omission dans la rdaction du rapport final.

Les rapports doivent tre examins avec un il critique. Ainsi, de nombreux comptes rendus ont t conclus par l'expression rien signaler . phrase qui a t comprise comme l'ouvrage est sain . alors que sa traduction exacte devrait tre rien n'a pu tre observ dans les conditions du drou-lement de la visite . C'est le cas notamment des

visites sommaires d'appuis protgs par des enro-chements qui peuvent masquer totalement l'existence de cavits sous les appuis.

3.4.3. Reconnaissance des fonds du cours d'eau (Annexe Il-l)

La Recommandation pour l'excution des visites par plongeurs autonomes prvoit le lever des fonds autour des appuis. Il est souhaitable que cette sur-veillance soit complte par un suivi de l'volution des fonds du cours d'eau plus grande chelle : - rgulirement, mais avec une priodicit plus grande que celle des visites subaquatiques. - la suite de travaux d'amnagement du cours d'eau ou en cas d'autorisation d'extractions impor-tantes de matriaux du lit. en fonction du suivi effectu par les Services hydro-logiques et les Services de la navigation. L'inlormalion tire de l'observation en priode d'iiage n'est pas en [gnral reprsentative des niveaux maximaux d'afjouillement atteints durant la crue. Hn efifet. les fosses et affouillements sont partiellement combls pendant la dcrue par dpt des matriaux charris ou en suspension. Nanmoins ces relevs donnent une information intressante sur rvolution gnrale des fonds.

Lors des relevs, il est souhaitable de noter gale-ment la nature des fonds. En particulier, les dbris divers qui ont tendance s'amonceler la base des appuis peuvent tre confondus avec le fond du lit si l'on n'y prte pas attention,

3.4.4. Dsordres graves dcels au cours d'une visite

Sans qu'il soit possible de dresser une liste exhaustive des dsordres tmoignant de la prcarit des appuis, // est certaines anomalies dont l'apparition dcele lors de la surveillance continue ou d'une visite doit inciter le service i^eslionnaire prendre des mesures, sans attendre le diai^nostic des spcialistes qui seront charits de l'inspection dtaille exceptionnelle.

Il s'agit ici : - des