Le Cerema a réalisé des études afin d'augmenter la capacité portante du viaduc de La Ricamarie, dans la Loire, et il a accompagné à toutes les étapes la mise en œuvre d'une solution innovante de renforcement de l'ouvrage.
Une méthode de renforcement innovante
Le viaduc de La Ricamarie présentait de nombreuses pathologies (perte de précontrainte, dégradation des bétons, dégradation des équipements) qui ont conduit à l’élaboration d’un programme de réparation important par le maître d’ouvrage (DIR Centre-Est).
Parmi les trois variantes étudiées par le Cerema pour rétablir une capacité portante règlementaire à l’ouvrage, figurait une solution innovante consistant à transformer les 7 travées indépendantes en un tablier continu.
Cette solution, jugée comme répondant le mieux aux objectifs, a été retenue par le maître d’ouvrage. Elle consiste notamment, après mise sur appuis provisoires du tablier, à démolir/reconstruire les têtes de pile, réaliser des entretoises de continuité et mettre en œuvre une précontrainte additionnelle de renfort continue sur tout l’ouvrage. La reprise de la totalité des parements des piles est réalisée par hydrodémolition du béton dégradé afin de le substituer par un nouveau béton.
Sur cette opération, remarquable par l’ampleur et la nature des travaux, le Cerema est intervenu à toutes les phases, mobilisant plusieurs entités pour intervenir depuis le diagnostic jusqu’au contrôle extérieur des travaux.
Les équipes du Cerema continueront à suivre cet ouvrage, à travers notamment la réalisation au printemps 2019 de l’inspection détaillée initiale après travaux, dont le but est de définir l’état de référence auquel les visites et inspections ultérieures devront se référer.
Le viaduc de la Ricamarie est un ouvrage de type VIPP (viaduc à travées indépendantes à poutres préfabriquées précontraintes par post-tension), qui a été construit en 1964. Il permet à la RN88 de franchir la vallée de l’Ondenon à proximité de Saint-Étienne.
Il supporte 65 000 véhicules par jour et a la particularité d’être implanté en zone urbaine, surplombant en partie un quartier de la ville de la Ricamarie.
D’une longueur de 256 m, répartie en 7 travées, il comporte 2 tabliers parallèles, courbes et indépendants, portés par trois poutres en béton précontraint. Chaque tablier supporte deux voies de circulation.
Un chantier en plusieurs étapes
De la surveillance de l’ouvrage aux diagnostics sur les matériaux
La dernière inspection de l’ouvrage, réalisée en 2008 par le laboratoire de Lyon avait relevé que la quasi-totalité des parements des piles, les chevêtres, les tenons, les dés d’appui et les appareils d’appui avaient été très dégradés par les ruissellements chargés en sel de déverglaçage et qu’il était très souhaitable d’intervenir pour traiter les pathologies du viaduc.
Parements dégradés dûs aux ruissellements d’eau chargés en sels de déverglaçage
Lors de la démarche nationale d’analyse des risques menée en 2010 sur cette famille d’ouvrage (VIPP), l’état de l’ouvrage associé aux enjeux très importants ont conduit à retenir un niveau de risque fort pour le VIPP de La Ricamarie. Des investigations ont alors été réalisées.
Les investigations sur le béton, menées par le laboratoire du Cerema à Lyon, ont mis en évidence une forte contamination par les chlorures du béton des piles, allant au-delà de la première nappe d’armature et que le béton des poutres avait de très bonnes caractéristiques mécaniques. Les investigations sur la précontrainte, menées par les laboratoires de Lille et de Lyon, ont quant à elles montré un déficit très important de la précontrainte (45% de perte).
Mesure de la tension résiduelle dans les câbles par la méthode de l'arbalète
Les études de réparation
En 2012 la DIR Centre-Est a alors confié à la Division Ouvrages d’Art (DOA) du CETE de Lyon (devenu depuis Cerema Centre-Est) une mission pour des études préliminaires de réparation avec les objectifs suivants :
Le viaduc lors du chantier de renforcement - DIR centre-Est
supprimer les joints de chaussée intermédiaires afin se supprimer les ruissellements d’eau chargé en sel et réduire les nuisances sonores pour les riverains,
relever le niveau de retenue des dispositifs de sécurité ce qui impliquait de renforcer les encorbellements de l’ouvrage,
rétablir une capacité portante réglementaire des tabliers,
restaurer les chevêtres et les voiles des appuis.
Lors de ces études, trois solutions ont été envisagées pour les tabliers :
un remplacement des tabliers par des tabliers neufs de type bi-poutre mixte,
une réparation "classique", consistant à atteler les travées et à renforcer chaque poutre par précontrainte additionnelle, accompagnée d’un renforcement des encorbellements par tissu de fibres de carbone,
une réparation "innovante", consistant en la mise en continuité mécanique des travées du viaduc par précontrainte longitudinale additionnelle avec réalisation d’entretoises de continuité entre travées, le renforcement transversal étant obtenu par un hourdis additionnel en béton armé.
Le principe de réparation des piles était commun à ces trois solutions. Il consistait à hydro-démolir les parements sur 5 cm de profondeur pour supprimer le béton contaminé par les chlorures et le remplacer par un nouveau béton sur 15 cm d’épaisseur et à démolir/reconstruire les chevêtres.
Le choix de la solution innovante pour le renforcement des tabliers
Sur la base d’une analyse de faisabilité de ces trois solutions et d’un comparatif selon différents critères, la Direction des Ouvrages d'Art (DOA) a préconisé de privilégier la solution innovante de mise en continuité totale du tablier par précontrainte additionnelle et mise en œuvre d’un hourdis additionnel.
Outre le rétablissement de la résistance structurelle vis-à-vis des charges réglementaires, cette solution qui transforme les 7 travées indépendantes en un tablier continu mécaniquement permet d’améliorer la robustesse des tabliers, c’est-à-dire leur capacité à "bien" se comporter en cas de défaillance.
L’argumentaire ayant été approuvé par le Maître d’Ouvrage, l’APR-OA relatif à cette solution de réparation puis la rédaction des pièces techniques pour le marché de travaux ont pu être menés par la DOA du Cerema Centre-Est.
Ces travaux offrent à l’ouvrage une prolongation de la durée de vie identique à celle d’un ouvrage neuf.
Les travaux sur les piles
Les travaux sur les parements des piles ont été réalisés en 2015:
Hydrodémolition
Coffrage
Coffrage.
Parement après réparation
Les travaux sur les tabliers et les têtes d’appuis
Les travaux sur les tabliers et les têtes d’appuis ont été réalisés en 2017 et 2018, à raison d’un tablier par an.
Tête de pile reconstruite et entretoise massive de continuité
Vue de la précontrainte de renfort
Ferraillage du hourdis additionnel
Hourdis après bétonnage
Les épreuves de chargement
Suite à la réalisation de ces travaux et avant la mise en service, l’ouvrage a subi des épreuves de chargement destinées à vérifier son bon comportement.
Les épreuves de chargement
Il a été totalement remis en circulation à la veille de la période hivernale 2018.
Le viaduc de La Ricamarie présentait de nombreuses pathologies (perte de précontrainte, dégradation des bétons, dégradation des équipements) qui ont conduit à l’élaboration d’un programme de réparation important par le maître d’ouvrage (DIR Centre-Est).
Les équipes du Cerema continueront à suivre cet ouvrage, à travers notamment la réalisation au printemps 2019 de l’inspection détaillée initiale après travaux, dont le but est de définir l’état de référence auquel les visites et inspections ultérieures devront se référer.
