RARAVVAUX DE SECURISAAUX DE SECURISATION TION DU TUNNEL MAURICE LEMAIRE DU TUNNEL MAURICE LEMAIRE A SAINTE MARIE AUX MINES (68)A SAINTE MARIE AUX MINES (68)

André THIBOUD Conducteur d’opérations à la Direction de la Construction et des Grands Investissements des AUTOROUTES PARIS RHIN RHONE

Hubert TOURNERY Directeur de Projets SCETAUROUTE

André DUTEIL Directeur de Chantier du groupementBOUYGUES TP & EIFFAGE TP

TT

113TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 188 - MARS/AVRIL 2005

1- CARACTERISTIQUES DESCAISSONS DE VENTILATIONLes caissons de ventilation ont été mis enplace dans l’ouvrage, au cours des années 70,lors de sa transformation de tunnel ferro-viaire en tunnel routier.

Réalisés en béton préfabriqué (voussoirs de 5mètres de longueur et 7 mètres de largeur),ilsconstituaient des conduits reliés aux usines deventilation situées aux têtes de l’ouvrage. Ilspermettaient ainsi l’injection d’air frais tout aulong de l’ouvrage ainsi que le désenfumage encas d’incendie. (les performances du systèmede ventilation étaient insuffisantes vis à vis dela nouvelle réglementation d’Août 2000)

TRAVAUX DE SÉCURISATION DU TUNNEL MAURICE LEMAIRE A SAINTE MARIE AUX MINES (68)Ce tunnel routier de près de 7 km de lon-gueur fait actuellement l’objet d’un impor-tant programme de sécurisation (180 ME

sur près de 3 ans). Les auteurs décrivent lestravaux de dépose, transport et recyclagedes 1374 caissons de ventilation en bétonarmé préfabriqué ; en effet, ce système nerépondait plus à la nouvelle réglementationincendie d’août 2000 ; il sera remplacé parune nouvelle galerie de sécurité parallèle autunnel.

SAFETY IMPROVEMENT WORKS INTHE MAURICE LEMAIRE TUNNEL(SAINTE-MARIE AUX MINES, 68, FRANCE)This nearly 7km-long road tunnel is cur-rently the object of a large safety-improve-ment programme (180 ME over 3 years).The authors descr ibe the dismantling,transportation and recycling of the 1374 Noprecast-reinforced concrete ventilation ductcaissons : actually, the existing ventilationsystem was not anymore complying with theAugust 2000 fire security regulation: it willbe replaced by a new security gallery parallelto the existing tunnel.

◗

◗

PREAMBULEReliant les communes de Sainte-Marie-aux-Mines (HAUT RHIN) et Lusse (VOSGES) par la routenationale 159, le tunnel Maurice Lemaire est le plus long tunnel routier entièrement situé sur le solfrançais (6950 m).

Le programme de sécurisation de cet ouvrage comprend pour l’essentiel :• la construction d’une galerie de sécurité parallèle au tunnel• la réalisation de salles de transit pressurisées tous les 400m• la modernisation et la sécurisation des équipements et de la signalisation• la reprise de l’assainissement et des chaussées

Ces travaux auront pour effet d’améliorer la ventilation, les capacités de désenfumage et de ren-forcer la tenue au feu du tunnel.

Ces travaux représentent un investissement de180 millions d’euros HT. Le financement est assurépar la société Autoroutes Paris Rhin Rhône à hauteur de 145 millions d’euros HT et par lesCollectivités territoriales et l’Etat pour 35 millions d’euros HT.

La Maîtrise d’ouvrage est assurée par la DIC des Autoroutes Paris Rhin Rhône.La Maîtrise d’œuvre est assurée par le groupement BONNARD & GARDEL et SCETAUROUTE.Les Travaux de Génie Civil par le Groupement BOUYGUES TP & EIFFAGE TP.

Les travaux de génie civil ont débuté le 20 avril 2004 et doivent durer 34 mois (après une périodede préparation de 3 mois ayant débuté le 20 janvier 2004).

Le programme de sécurisation du Tunnel Maurice Lemaire prévoit, outre la réalisation d’une gale-rie latérale de ventilation et d’évacuation, la rénovation du tunnel existant qui consistera principa-lement en :• le démontage et l’évacuation de l’ensemble des équipements d’exploitation existants ;• l’enlèvement des 1374 caissons de ventilation du tunnel, soit près de 30 000 tonnes de béton

armé et le confortement de la voûte découverte ;• la création d’un caniveau à pente continue permettant l’absorption rapide des liquides déversés

sur la chaussée ;• la mise en œuvre de nouveaux équipements d’exploitation et de sécurité.

Tunnel existant - Coupe-type

7 m

113/Maurice Lemaire 18/04/05 16:20 Page 113

114 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 188 - MARS/AVRIL 2005

Chaque caisson, d’un poids unitaire de 20tonnes, était tenu par deux systèmes indé-pendants :

• aux quatre coins de celui-ci, quatreancrages scellés dans le terrain suspendaientle caisson en voûte du tunnel ;

• trois butons en acier, scellés dans le revête-ment du tunnel, soutenaient le caisson au casou un ancrage lâcherait (ce second systèmeavait été ajouté suite à la chute d’un caisson).

2 - UN ENLEVEMENTNECESSAIRELes caissons de ventilation existant posaientdifférents problèmes :

• résistance au feu très insuffisante nécessi-tant la mise en œuvre d’une protection ther-mique et présence d’étanchéité bitumineusetrès inflammable en surface de certains cais-sons;

• dans l’hypothèse d’une protection ther-mique des caissons, dimensions largementinsuffisantes pour être utilisé en tant que che-min d’évacuation pour les usagers en casd’incendie ;

• limitation du gabarit ne permettant pas derespecter la réglementation des routes natio-nales ;

• impossibilité de mettre en place une signa-lisation en plafond par manque d’espace envoûte ;

• difficulté pour inspecter et entretenir l’étatdu revêtement originel du tunnel (années 30).

La solution de sécurisation retenue au coursdes études menées en 2001/2002, après desétudes comparatives des différentes alterna-tives possibles, consiste en la création d’unegalerie latérale de sécurité permettant l’éva-cuation des usagers, mais assurant égale-ment par ailleurs trois autres fonctions princi-pales :

• l'aspiration des fumées en cas d'incendieet l'aspiration d'air vicié en cas de fort trafic ;

• l'amenée d'air frais ;

• la sécurisation des divers réseaux (électri-cité, communication et défense incendie).

L’utilisation de la galerie latérale pour laventilation vise à optimiser l'investisse-ment consenti, et permet en outre dedéposer les caissons de ventilation du tun-nel et donc de libérer l’espace en voûte.

Cette disposition procurait alors les possibili-tés et avantages suivants :

• mise en œuvre d'accélérateurs permettantla maîtrise rapide des courants d'air longitu-dinaux en cas d'incendie, condition néces-saire pour favoriser la stratification desfumées ;

• mise en place, en voûte, d'une signalisa-tion plus efficace (panneaux à messagevariable, etc..) mais également d'une sur-veillance vidéo plus efficace (DétectionAutomatique d’Incident) ;

• possibilité de confortement et de drainagede la voûte du tunnel ;

• mise au gabarit réglementaire sans abais-sement de la chaussée actuelle ;

• suppression définitive des risques liés à latenue au feu des caissons de ventilation.

3 - UNE APPLICATIONCONCRETE DUDEVELOPPEMENT DURABLELors des études d’impact menées dans lecadre de la déclaration d’utilité publique dela sécurisation du tunnel, Autoroutes ParisRhin Rhône a décidé avec son Maître d’œuvrele groupement BG/SCETAUROUTE, d’appli-quer sa démarche Développement durabledans le projet : en plus de la réutilisation desmatériaux d’excavation de la galerie laté-rale, et après en avoir vérifié la faisabilité, il aété imposé dans le cahier des charges de laconsultation des travaux de génie civil, l’obli-gation de recycler les quelques 30 000tonnes de béton armé constituées par lescaissons.

Le groupement d’entreprises BOUYGUESTP / EIFFAGE TP, retenu pour les travaux, aproposé un processus complet visant à res-pecter cette démarche.

4 - MISE EN PLACE PREPARATOIREPour pouvoir réaliser le démontage des1374 caissons en place dans le tunnel dansles délais impartis, le Groupementd’Entreprise Bouygues TP/ Eiffage TP a, dèsla notification du marché, mis en place unecellule de préparation sur le chantier pour :

• Trouver un terrain pour stocker, nettoyer,démanteler les caissons et stocker les maté-riaux avant réemploi.

• Viabiliser et sécuriser le terrain.

• Mettre en place une unité de nettoyage etde traitement.

• Définir, construire et tester un outil pour ladépose des éléments.

• Mettre au point des unités de transport etobtenir les autorisations nécessaires pour lesconvois.

Le 1er caisson a été déposé le 09 Juillet2004, dans le tunnel préalablement ferméet vidé de ses équipements d’exploitation.La dépose du dernier caisson a eu lieu le 2décembre 2004.Les opérations de net-toyage et de concassage sont terminéesfin mars 2005 et une partie des matériauxa, à cette date, déjà été effectivementrecyclée.

5 - DEMONTAGE ET TRANSFERT PAR PORTIQUEAUTOMOTEURL’outil spécifique construit pour cette opé-ration est un portique automoteur avecdeux plateaux latéraux dont les mouve-ments verticaux sont obtenus grâce à desvérins.

Le portique est conduit en position et les pla-teaux sont relevés au contact du caisson.

Des asservissements permettent de relevertrès légèrement le caisson et donc dedécharger les systèmes de suspension.

Les suspentes (au nombre de 4 par caisson)et les butons latéraux (3 par caisson) sontalors découpés au chalumeau. Une unitéd’aspiration permet si nécessaire d’enleverimmédiatement les poussières non adhé-rentes sur la partie supérieure du caisson.

Une fois cette opération terminée, le véhiculede transfert se met en position. Il est consti-tué d’un tracteur et d’une remorque porte-char sur laquelle un ensemble a été conçu etfabriqué pour :

T ravaux de sécurisation du tunnel Maurice Lemaire à Sainte Marie aux Mines (68)

Cré

dit

pho

tos

: GO

DE

AU

- S

t D

ié (8

8)

113/Maurice Lemaire 18/04/05 16:20 Page 114

115TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 188 - MARS/AVRIL 2005

• reprendre le caisson de 7m de large et lepositionner.

• dès que possible (au droit d’un garage oud’une niche de grande dimension), le fairepivoter pour réduire à 5m l’encombrementdu convoi.

La remorque chargée, le convoi sort du tun-nel, côté Alsace et va jusqu’à la zone de stoc-kage et de traitement, par un itinéraire amé-nagé et balisé (peinture, plots séparateurs,feux tricolores) afin que le transport soit sécu-risé et la gêne aux riverains minimisée.

Les travaux ont été sous-traités par leGroupement BOUYGUES / EIFFAGE à l’en-treprise BARI (Ste Marie aux Mines).

6 - AIRE DE TRAITEMENT L’aire de stockage est étanche afin de récu-pérer les eaux de pluie qui peuvent être pol-luées par les caissons non traités.

Un hangar a été construit pour abriter :

• la chaîne de lavage haute pression descaissons ;

• l’unité de traitement/dépollution deseaux de lavage ;

• l’unité de traitement des élémentsmétalliques.

Une autre partie de la zone a également ététraitée pour recevoir les caissons nettoyés.

Trois autres zones ont été définies pour :

• pré découper les caissons

• concasser les caissons

• stocker avant réemploi les matériauxconcassés.

L’ensemble de cette aire est clôturé etassaini. Les diverses manutentions sont réali-sées par des stackers spécialement adaptés.La logistique et l’organisation de la plate-forme sont assurées par le GroupementBouygues TP / Eiffage TP.

7 - NETTOYAGE DES CAISSONSLes caissons en provenance du tunnel pré-sentent des dépôts de poussières, principale-ment sur leur face supérieure, suite au pas-sage des véhicules durant trente ans. Ilsdoivent donc être nettoyés avant leur recy-clage. Chaque caisson possède une fiche desuivi, permettant de valider le nettoyage descaissons et les réceptionner en vue de mor-cellement à l’issue du nettoyage complet.

Ils sont repris par le stacker et déposés audébut de la chaîne de traitement, dans la

zone de chargement. Le traitement peutdébuter :

• le nettoyage intérieur des caissons sefait manuellement par deux techniciens età l’aide de nettoyeurs haute pression ; cesdeux techniciens ont également la charged’ôter les joints d’étanchéité et, si besoin est,les pièces de métallerie. Ces pièces demétallerie, ainsi que celles issues du tunnelsont également traitées.

• le caisson chargé avance sur la chaîne detransport, celle-ci va l’amener jusqu’au por-tique de lavage de l’extrados (extérieur) ducaisson, il est constitué d’un arc se déplaçantet possédant des jets d’eaux alimentés parun nettoyeur haute pression.

La vitesse d’avancement du caisson sur lachaîne est de 1m par minute.

Le chargement d’un autre caisson est alorspossible ; la chaîne de progression permetde charger jusqu’à 5 caissons simultanément.

Le déchargement s’effectue en fin de chaîneau moyen du stacker. La fiche de suivi descaissons est alors rendue au chef de plate-forme, lorsque le caisson sort du hangar.

L’ensemble de ce nettoyage se déroule dansle hangar de 60 mètres de long se situant surla plate-forme de stockage dite plate-forme "Léonhart ".

Les travaux sont réalisés par l’entrepriseBelfor en sous-traitance du groupementBouygues TP / Eiffage TP.

Le suivi de la qualité des caissons en tantque déchets inertes est réalisé par le labo-ratoire de terrain, à travers un test de lixi-viation bi-hebdomadaire.

8 - TRAITEMENTS DES EAUXDE NETTOYAGEL’ensemble des eaux de lavage des cais-sons est récupéré et ces eaux sont traitéesau sein du hangar, dans la station de traite-ment des eaux Belfor.

Tout d’abord un traitement physico-chimiquea lieu : l’ajout de coagulant et de floculant(provoquant la précipitation des flocons) per-met d’éliminer une partie de la matière en

suspension. Les boues ainsi formés sont récu-pérées et envoyées dans un centre agréépour le traitement et l’élimination desdéchets (CET de classe I).

L’eau subit ensuite des filtrations succes-sives qui permettent d’épurer un maximumdes matières en suspension.

L’eau claire en sortie de station doit répondreprincipalement à des critères d’utilisationpour les nettoyeurs haute pression, des testssont effectués quotidiennement pour s’assu-rer de leur qualité. Il n’y a donc pas de rejetsd’eaux de lavage, et l’ensemble de l’usinetourne en circuit fermé.

9 - RECYCLAGE DES CAISSONSLes éléments nettoyés sont récupérés de lazone de stockage par les stackers et mis àdisposition sur une aire spécifique de l’entre-prise Bari, qui assure le morcellement àl’aide de pelles équipées de brise rochehydraulique.

Ils sont morcelés en éléments de moins de 80cm. Ces morceaux sont repris par l’entrepriseLéonhart pour être concassés, à l’aide d’unconcasseur (Klermann) alimenté par une pelle(Cat 322) et équipé d’un tapis à électro-aimant permettant la séparation des élé-ments métalliques et du béton.

Les matériaux sont ensuite repris par char-geur (Cat 338) pour être partiellement dépo-sés, provisoirement, en cordon sur une hau-teur de 6m afin d’assurer une protectionphonique des riverains. Le reste des maté-riaux est stocké sur site en attente d’un réem-ploi ultérieur.

Tous les matériaux (métal, béton, etc.) fontl’objet d’une fiche de suivi jusqu’à leurvalorisation. Les produits qui ne peuventêtre valorisés sont dirigés vers des centresde traitement spécialisés.

L’ensemble de la chaîne de traitement a étéconçu et réalisé pour assurer un respect del’environnement et une valorisation maxi-male des matériaux dans une démarche dedéveloppement durable conformément ausouhait des Autoroutes Paris Rhin Rhône. �

T ravaux de sécurisation du tunnel Maurice Lemaire à Sainte Marie aux Mines (68)

TRAITEMENTDES EAUX

TRAITEMENTMETALLERIE

STATION DE LAVAGE

CHARGEMENT

TRAITEMENT

DECHARGEMENT

Source : Belfor France

113/Maurice Lemaire 18/04/05 16:20 Page 115