Mieux connaître l’impact du gonflement des argiles
La Métropole Européenne de Lille présente localement des formation argileuses pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres, ce qui implique de prendre en compte deux problématiques dans le cadre de la construction de grands ouvrages enterrés :
- Le gonflement du fond de fouille (impactant le radier [1] des ouvrages),
- L’estimation de l’état des contraintes horizontales initiales et après des travaux, en rapport avec le gonflement du terrain.
Plusieurs ouvrages de la région, comme le pont des Couteaux à Roubaix, ou les bassins enterrés du Clinquet ont déjà été réalisés dans ces conditions. Cependant, l’intégration de ces problématiques dans les règles de dimensionnement des ouvrages pose plusieurs difficultés :
- les règles actuelles conduisent à des choix constructifs jugés relativement lourds : l’aménagement d’un vide sanitaire, le recours à des fondations profondes pour soutenir l’ouvrage du fait du vide sanitaire précédemment projeté, l’allongement de la paroi moulée ;
- la caractérisation du phénomène reste actuellement très sécuritaire, du fait de la complexité des phénomènes étudiés, et de l’insuffisance de retour d’expérience et d’instrumentation probants dans la littérature ;
il apparaît que ces sujets, ont par le passé été systématiquement traités de façon forfaitaire et globale, en surdimensionnant sensiblement les ouvrages de génie-civil, et générant donc des surcoûts conséquents mais aussi des risques associés à l’exécution.
Un bassin en construction instrumenté et suivi par le Cerema
La Métropole Européenne de Lille (MEL) a démarré en février la construction d’un grand bassin circulaire de rétention d’eau près du stade Melbourne à Tourcoing (59), afin de protéger les riverains des inondations. Ce bassin aura une profondeur de 20 mètres et un diamètre de 44 mètres. Cet ouvrage est représentatif du type d’ouvrage enterré qu’on trouve dans la région, sur plusieurs plans : des dimensions conséquentes, la régularité du contexte géotechnique, la représentativité et la connaissance des formations de l’Argile des Flandres, l’amplitude des déformations prévisibles, et notamment des gonflements pouvant atteindre plusieurs dizaines de centimètres.
Le Cerema travaillera sur deux problématiques :
Gonflement du fond de fouille :
Le suivi de l’ouvrage par le Cerema permettra d’améliorer les prévisions en matière de comportement des sols, d’évaluer les choix de conception les plus courants, et de proposer des pistes et recommandations pour la conception de futurs projets d’excavation. Le Cerema capitalisera sur cette expérience en vue d’une diffusion vers les maîtres d’ouvrages et la communauté scientifique.
Plus spécifiquement, avant le début des travaux du bassin, un extensomètre sera mis en place, pour permettre le suivi du gonflement du sol argileux à différentes profondeurs. Des pieux installés à proximité de l’extensiomètre seront instrumentés avec des capteurs de déformation verticale par le Cerema, de manière à comprendre l’interaction entre le sol et les pieux.
Par ailleurs, des piges verticales seront mises en œuvre à partir du radier de l’ouvrage, pour déterminer l’évolution différentielle du gonflement, en fonction de la distance à la paroi moulée.
De nouvelles mesures seront réalisées après réception de l’ouvrage (mesures extensométriques biannuelles puis plus espacées, et poursuite du comportement des pieux) par le Cerema, durant plusieurs années. Ensuite, les données seront analysées et confrontées aux résultats de modélisation, avant de formuler des recommandations pour la prise en compte du gonflement des sols argileux.
Etat de contraintes horizontales :
Le Cerema travaillera également sur la caractérisation de l’état des contraintes horizontales dans l’argile des Flandres, et son évolution au cours des travaux. Dans cet objectif, des matériaux seront prélevés, des essais en laboratoire permettront de caractériser le coefficient de pression des terres K0, avant et après l’excavation, et des essais pressiométriques associés à un dépouillement particulier, seront effectués après l’excavation.
[1] Le radier est une base ou une plate-forme stable sur laquelle reposent d’autres éléments. L’architecture de cette plate-forme dépend du contexte où elle est utilisée.