Sciences et techniques du Génie Civil -...

LILLE - 16 ET 17 JUIN 2010

LES PLÉNIÈRES 2010 DU LCPCET DU SétraSciences et techniquesdu Génie Civil

JOURNÉESOUVRAGES D’ART

RN125 – Tunnel de Saint BéatLILLE 16 ET 17 JUIN 2010

LES PLÉNIÈRES 2010 DU LCPC ET DU SétraSciences et techniquesdu Génie Civil


B. Boulet, L. D’Aloia 2/21

RN125 - Tunnel de Saint BéatValorisation des matériaux d’excavation

pour la formulation des bétonsBruno BOULET, LRPC Clermont-FerrandLaetitia D’ALOIA, CETU





Présentation du Projet• Situation :

La liaison Montréjeau-Espagne (RN125) s’intègre dans l’aménagement de l’itinéraireToulouse- Saragosse-Madrid par le Val d’Aran.

Ce parcours transpyrénéen présente la particularité d’être praticable toute l’année, en particulier grâce au tunnel de basse altitude de Vielha en Espagne en cours de doublement et qui relie le Val d’Aran et l’Aragon.

Au niveau du village de Saint Béat, la vallée de la Garonne se referme pour former un verrou d’étranglement qui constitue actuellement un point de passage délicat pour les véhicules empruntant la RN125 notamment les poids lourds.

• L’ouvrage :La déviation du village d’une longueur de 2130m comprend un tunnel creusé de 1015m avec deux galeries de secours. Les extrémités de la déviation sont raccordées à la RN125 actuelle au nord et au sud par des carrefours giratoires plans.

L’ouvrage principal comprend :- au nord : un ouvrage bâti à l’air libre comprenant une station de ventilation et un

ensemble de locaux techniques. La longueur couverte de cet ouvrage est de 27m,- un ouvrage creusé de 1015m,- au sud : un ouvrage cadre au sud d’une longueur couverte de 24m supportant la RD44.

La couverture maximale est de l’ordre de 120m.Largeur « roulable » 9m. Configuration 2x2 voies.





Le village de Saint Béat

Situation du projet





Plan de la déviation





Pilotage du Projet• Maîtrise d’ouvrage :

La maîtrise d’ouvrage est assurée par le Service Transport, Infrastructures et Déplacements (STID) de la DREAL Midi Pyrénées.

Demande spécifique de la MOA concernant : la réutilisation des matériaux issus du creusement (à l’explosif) du tunnel

3 pistes explorées :- la fabrication des bétons,- la fabrication de grave-ciment ou couche de chaussées (base/fondations) traitées aux liants

hydrauliques,- la fabrication de couches de forme (Traitées ou non)

• Maîtrise d’œuvre :La maîtrise d’oeuvre est assurée par le service Ingénierie routière de Toulouse (SIRT) de la DIR Sud Ouest.

• Les missions d’assistance à Maîtrise d’Ouvrage/d’Oeuvre :CETU : … Rédaction des pièces de marché dont la partie Bétons coulés du CCTPLRPC de Clermont-Ferrand en appui :

- du LRPC de Toulouse (Etude de faisabilité pour la formulation des bétons),- du CETU (CCTP : Elaboration des granulats / Bétons coulés)





Quelques chiffres :• Les bétons :

Volumes approximatifs des bétons (Hors bétons projeté) :- Béton de propreté : 500 m3- Béton de remplissage : 2000 m3 (dont 250 m3 de revêtement de trottoir) - Béton de radier : 3000 m3- Béton de fondations : 2200 m3- Béton de revêtement : 13 000 m3- Béton de dalle et cloisons : 3200 m3

Volume total de béton (hors béton projeté) : 23 900 m3Volume de granulats potentiellement réutilisables si tous les bétons étaient formulés avec des matériaux d’excavation : environ 16 800 m3 soit 41 800 tonnes de granulats.Spécifications de certains bétons XF4 G+S / Durabilité …

• Les matériaux excavés :Calcaires marmoréens.LA élevé mais bonne résistance en compression, non gélifs, non réactifs, etc. Volume excavé : 182 000 m3 foisonné (environ 114 000 m3 non foisonné).

Réutilisation potentielle d’environ 15%





Les contraintes liées au site :• Les attaques et les installations:

Attaque par le nord privilégiée - Attaque par le sud possible (mais zone de stockage limitée à 30%)Installations au nord (centrale de chantier, centrale de concassage, etc.) Eviter la traversée de Saint Béat par les camions !Approvisionnement en granulats (vallée de la Garonne à 60km environ !)

• Le phasage :9 mois environ prévus entre le début ducreusement et le coulage des bétons.

• Les informations géologiques :





L’ETUDE BETON:Les matériaux d’excavation:Les différents sondages géologiques réalisés par le LRPC de

Toulouse sur le tracé du tunnel, montrent que les roches sont des calcaires marmoréens (marbres) de qualité variable avec notamment une valeur de Los Angeles qui varient de 25 à 70.

Pour des raisons de délais, et malgré quelques réticences de notre part, nous avons dû mener l’étude béton avec les plus mauvais matériaux, car ils étaient les plus accessibles sur le terrain.

Los Angeles (LA) des matériaux de l’étude: LA = 72

Seuil réglementaire pour les bétons C35/45 XF4 G+S: LA < 30





Certains éléments se cassent à la main !





L’ETUDE BETON:

Le sable 0/4 de Saint-Béat: - 5% de passant à 63 µm- Propreté: ES=95 et MB=0.2- Absorption normalisée=0.3% Absorption totale = 2.0%

Le ciment: CEMI 52.5 PMES LAFARGE Usine du Teil

Les adjuvants : - Superplastifiant MAPEI SR3- Entraîneur d’air FOSROC ACM n°2





L’ETUDE BETON:

Formule C35/45 XF4 G+S théorique:

CEMI 52.5 PMES 385 kgSable 0/4 St-Béat 900 kgGravier 10/20 St-Béat 840 kgEau totale 183 litresMAPEI SR3 (0.15%)FOSROC ACM n°2 (0.3 à 0.4%)

Eeff/C = 0.42G/S = 0.93Densité: 2.31





Air occlus 4.0% 6.4%

E/C 0.42 0.43

Rendement Volumique

982 litres 993 litres

Densité 2.35 2.33

Cône d’Abrams 170 mm 150 mm

Rc 7 jours 32.6 MPa 29.3 MPa

Rc 28 jours 42.7 MPa 36.8 MPa

Lbarre 206 µm 107 µm

Ecaillage 10 g/m² 4 g/m²





Avec ces granulats, il n’est pas certain qu’une augmentation du dosage en ciment permettra d’obtenir de meilleures résistances en compression.

Il y aura forcément un moment où les granulats « casseront » avant la phase mortier et nous en étions à priori très proche.





Conclusion sur la faisabilité:

Les résultats obtenus ne sont pas suffisant pour valider l’étude d’un béton C35/45 XF4 G+S au sens réglementaire.

Mais le point positif c’est qu’ils sont nettement supérieurs à ce que nous pensions obtenir!

Le choix définitif sera donc de maintenir une formule C35/45 XF4 G+S, et de trier les matériaux d’excavation de LA<40 pour une utilisation en bétons.





Et si on parlait émission de CO2 ?

Gain pour le chantier du réemploi des matériaux d’excavation?





Il y aura 24000 m3 de béton utilisés pour la construction du tunnel. Il faudra donc environ 45000 tonnes de granulats.

Si les bétons sont fabriqués avec des matériaux alluvionnaires extraits de la Garonne, cela correspond à 1406 rotations de camions pour acheminer les matériaux sur 60 km (la centrale à béton sera sur le site du tunnel).

C'est donc ces 1406 rotations que nous économisons. D'après des ratios de l'ADEME (2005), cela correspond à 730 tonnes de CO2économisées (196 gCO2

/t.km pour un camion de 32 t de PTAC)





Ça paraît très bien 730 tonnes de CO2

…

….mais ça correspond à quoi au juste?





Pour permettre de comparer, on peut citer les quantités de CO2 émises pour la fabrication des 8750 tonnes de ciment nécessaires au chantier (en moyenne 350 kg de ciment par m3 de béton).

L'industrie du ciment est le poids lourd des émissions de CO2, puisqu'on estime qu‘à elle seule, elle représente 6 à 8% des émissions de CO2 à l'échelle du globe.

La fabrication de 1 tonne de ciment, émet 900 kg de CO2.

Donc, pour le chantier, c'est 7875 tonnes de CO2 qui seront émises pour la fabrication des 8750 tonnes de ciment.





Nos 730 tonnes de CO2 représentent donc environ 9% des quantités de CO2 émises par la fabrication du ciment pour le chantier.

… ce n’est donc pas négligeable!





Merci pour votre attention

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