Étude des pieux et semelle pour les culées C1/C41 d’un grand ouvrage hydraulique sur autoroute Gabes-Rasjdur

Cette étude porte sur l’analyse des pieux et des semelles des culées C1 et C41 d’un grand ouvrage hydraulique situé sur l’autoroute Gabes-Rasjdur en Tunisie. Elle s’adresse principalement aux étudiants et professionnels en génie civil, notamment ceux intéressés par la conception et la réalisation des fondations profondes dans les ouvrages hydrauliques et routiers.

La question

Le travail s’intéresse à la problématique de la conception et de la mise en œuvre des pieux et semelles pour les culées d’un grand ouvrage hydraulique. Ce projet est crucial car les fondations doivent garantir la stabilité et la durabilité de la structure, en particulier dans un contexte hydraulique où les contraintes liées à l’eau et au sol sont importantes. L’étude vise à comprendre les étapes de réalisation, les matériaux utilisés, ainsi que les contrôles nécessaires pour assurer la qualité et la sécurité des fondations.

Concepts de base

Pour bien comprendre cette étude, il est nécessaire de connaître plusieurs notions fondamentales :

• Grand ouvrage hydraulique (G.O.H) : une infrastructure construite pour gérer l’eau, ici située sur l’autoroute Gabes-Rasjdur, comprenant des piles, culées, poutres et autres éléments.
• Culée : élément d’appui aux extrémités d’un pont ou ouvrage, ici désigné par C1 et C41.
• Pieu : fondation profonde constituée d’un élément vertical en béton armé, enfoncé dans le sol pour transmettre les charges à des couches résistantes.
• Semelle : élément de fondation superficielle qui répartit la charge d’une colonne ou d’un pieu sur une surface plus large.
• Ferraillage : armature en acier placée dans le béton pour lui conférer une résistance à la traction.
• Bentonite : boue utilisée lors du forage des pieux pour maintenir la stabilité des parois et faciliter l’excavation.
• Slump test : essai de maniabilité du béton qui mesure sa consistance et sa fluidité.
• Coffrage : moule temporaire dans lequel on coule le béton pour lui donner la forme désirée.
• Chevêtre : structure horizontale reliant plusieurs colonnes ou piles, servant à répartir les charges.

Approche

Le travail s’appuie sur une expérience pratique réalisée au sein du bureau de consultant Acciona Ingeniería, impliqué dans le projet. La méthode adoptée est une observation et une participation directe aux différentes étapes de construction des fondations :

• Lecture et compréhension des plans architecturaux et techniques du grand ouvrage hydraulique.
• Préparation de la plateforme et implantation des pieux à l’aide d’un topographe.
• Forage des pieux avec utilisation de bentonite pour stabiliser les parois.
• Installation du ferraillage selon des normes précises (dimensions, espacements, recouvrements).
• Contrôle rigoureux des tolérances (implantation, verticalité, qualité des matériaux).
• Bétonnage des pieux sans vibration pour éviter les défauts.
• Réalisation des semelles avec filtration, enrochement et contrôle de la résistance du béton.
• Construction des colonnes, chevêtres, bossages et poutres avec suivi des étapes de coffrage, ferraillage, bétonnage et décoffrage.
• Tests de qualité, notamment le slump test pour le béton, et études d’écrasement pour valider la résistance des éléments.

Cette approche pratique permet de relier la théorie à la réalité du chantier, en intégrant les exigences techniques, les contrôles qualité et les contraintes spécifiques du site.

Résultats

Les observations et travaux réalisés ont permis de confirmer plusieurs points :

• La bentonite utilisée pour le forage des pieux doit respecter des caractéristiques précises : densité entre 1.01 et 1.05 pour la boue neuve, viscosité supérieure à 35 secondes, teneur en sable nulle. Avant bétonnage, la densité doit être inférieure à 1.2, la viscosité entre 35 et 90 secondes, et la teneur en sable inférieure à 5 %.
• Le ferraillage des pieux est réalisé avec des cercles internes et externes espacés selon des normes strictes, avec un recouvrement minimum de 1.25 m entre barres.
• Le bétonnage des pieux est effectué sans vibration pour éviter les défauts, avec un dosage de ciment de 150 kg/m3 et une qualité de béton de 350 kg/m3.
• Les semelles sont préparées avec un filtre de ballast, un enrochement pour protéger contre l’eau, et un bétonnage contrôlé. La résistance du béton est vérifiée au bout de 7 jours, mais une étude d’écrasement est réalisée dès 3 jours pour valider le décoffrage.
• Les colonnes sont implantées avec précision, vérifiées pour leur verticalité, puis bétonnées avec vibration pour assurer une bonne compaction.
• Les chevêtres, bossages et poutres sont réalisés avec un suivi rigoureux des étapes de coffrage, ferraillage, bétonnage et décoffrage. Deux types de poutres sont distingués : poutres de rive et poutres courantes.
• Les conditions pour valider l’écrasement du béton sont définies par des formules précises selon le Cahier des Clauses Techniques Particulières (C.C.T.P) :

1er condition : fc > fc + k1
2eme condition : fc1 > fck - k2

où fc, fc1, fck, k1 et k2 sont des paramètres liés à la résistance du béton.

Limites et questions ouvertes

Le travail reste centré sur la description des étapes et le suivi des opérations sur le chantier. Il ne traite pas en profondeur des calculs de dimensionnement ni des analyses géotechniques détaillées. De plus, les résultats sont présentés sous forme d’observations et de pratiques suivies, sans validation expérimentale ou simulation numérique approfondie. Les limites concernent donc :

• L’absence d’analyse détaillée des performances à long terme des pieux et semelles dans le contexte hydraulique.
• Le manque d’étude comparative entre différentes techniques ou matériaux.
• La non-exploration des impacts environnementaux ou économiques du choix des fondations.

Glossaire

• Grand ouvrage hydraulique (G.O.H) : infrastructure destinée à la gestion de l’eau dans un contexte routier.
• Culée : support d’extrémité d’un pont ou ouvrage.
• Pieu : fondation profonde en béton armé.
• Semelle : fondation superficielle répartissant les charges.
• Ferraillage : armature en acier dans le béton.
• Bentonite : boue utilisée pour stabiliser les parois lors du forage.
• Slump test : essai mesurant la consistance du béton.
• Coffrage : moule temporaire pour le béton.
• Chevêtre : structure horizontale reliant plusieurs colonnes.
• Bossage : partie saillante d’un élément de structure.
• Enrochement : empilement de pierres pour protéger une structure contre l’érosion.