À l'intérieur d'un projet inhabituel visant à augmenter la hauteur d'un barrage vieux de 70 ans

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Le réservoir Gross, situé juste à l'ouest de Denver, dans le Colorado, aux États-Unis, est une source d'eau vitale pour les habitants de la plus grande ville de l'État. Il fait actuellement l'objet d'un important projet d'agrandissement qui augmentera la hauteur du barrage d'environ 40 m. Mais pourquoi ce barrage vieux de 70 ans bénéficie-t-il d'une telle élévation et comment les équipes de construction y parviennent-elles ?

Projet d'agrandissement du réservoir Gross dans le Colorado, aux États-Unis (Image : Doka) Des équipes de construction travaillent à l'élévation d'un barrage au réservoir Gross près de Denver, Colorado, États-Unis. (Image : Doka)

Niché dans les contreforts des montagnes Rocheuses, le réservoir Gross se trouve dans un endroit isolé situé dans une région montagneuse étroitement confinée.

Il est peut-être situé au fond d'une vallée entourée presque entièrement de nature sauvage, mais il dessert une zone métropolitaine animée - et en pleine croissance - à environ 32 kilomètres au sud-est.

Bien que l'élévation d'un barrage soit une procédure relativement inhabituelle, cette possibilité a été envisagée dans le cadre de sa conception et de sa construction originales il y a sept décennies, explique à Construction Briefing Douglas Raitt, directeur technique de la construction et de la sécurité des barrages pour l'agence de services publics Denver Water.

Depuis sa construction, la population de la ville a presque doublé, passant d'environ 400 000 personnes à plus de 700 000 aujourd'hui, et le moment est venu de mettre en œuvre ce projet complexe de 531 millions de dollars.

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Raitt note que les estimations initiales prévoyaient une augmentation de la hauteur d'environ 37 m, mais l'équipe du projet a opté pour 40 m (131 pieds). L'infrastructure existante est un barrage-poids en béton compacté au rouleau. Le sommet du nouveau barrage est de conception en arche, ce qui s'écarte des plans initiaux réalisés dans les années 1950, note Raitt. De plus, le projet prévoit l'installation de marches en béton et en acier sur le côté aval du barrage.

À propos des travaux d'agrandissement, il ajoute : « Il s'agit essentiellement d'un projet de cinq ans visant à construire ce nouveau barrage en béton s'appuyant contre le barrage Gross existant, qui mesure lui-même 104 m de haut. » L'extension finale en arc portera l'ensemble du barrage à 144 m de haut.

Les travaux de construction supplémentaires comprennent un nouveau déversoir, des murs de protection et des travaux d'incision sur la section du déversoir du barrage d'origine.

Une fois terminé, le réservoir devrait permettre de recueillir davantage de neige (la principale source d'eau municipale de Denver) en général, mais aussi de mieux la stocker et de la distribuer à la population de la métropole. Le barrage produit également de l'énergie hydroélectrique, qui atteindra une capacité de 8,1 MW une fois le projet terminé. Denver Water estime qu'il s'agira du plus grand projet de rehaussement de barrage aux États-Unis et du plus grand projet de rehaussement de barrage en béton armé au monde.

La planification clé a commencé en 2018 et les équipes de construction ont commencé les travaux au printemps 2022. La construction devrait se terminer en 2027.

Détails du projet

Nom : Expansion du réservoir brut

Localisation : Golden, Colorado, États-Unis

Entrepreneurs en construction : Kiewit Infrastructure et Barnard Construction

Ingénieur civil: Stantec

Coût : 531 millions de dollars US

Comment le réservoir Gross devient plus grand
Projet d'agrandissement du réservoir Gross vers 2023 (Image : Adobe Stock) Vue du côté réservoir du barrage de Gross Reservoir dans le Colorado, aux États-Unis, en 2023. La construction a commencé en 2022 pour élever le barrage d'environ 40 m, l'achèvement du projet étant prévu pour 2027. (Image : Adobe Stock)

De nombreuses solutions de construction uniques ont été utilisées sur le projet du réservoir Gross, notamment en matière de placement du béton et de coffrage.

« Le nouveau barrage est une arche courbée, nous avons donc placé une arche au-dessus du barrage-poids. Cela permet d'obtenir une structure un peu plus élancée, mais cela permet de tirer parti des parois du canyon contre lesquelles elle est appuyée », explique Raitt, notant que les parties de l'arche utiliseront également du béton compacté au rouleau (RCC). « Nous ajoutons environ 840 000 verges cubes [642 226 mètres cubes], principalement constitué de RCC, mais ce barrage a un revêtement en béton conventionnel, et la nouvelle élévation de la crête est à 7 421 pieds [2 262 mètres]. »

En plus des travaux au sommet, un nouveau système en gradins sera installé à partir du sol en utilisant un mélange de RCC et de panneaux à parement en acier. « Nous voulions que cette structure ait une finition très durable. Nous voulons qu'elle dure des millénaires », ajoute Raitt.

Raitt prévoit que la fin du mois de novembre sera la date limite pour la mise en place du béton pour l'année. « À partir de la deuxième semaine de novembre, les températures glaciales que nous connaissons ici pendant la nuit commencent à se faire sentir pendant la journée, et c'est la fin de la saison pour le béton armé », dit-il.

Au moment de la publication, Raitt estime qu'environ les deux tiers du béton ont été coulés pour le projet. Le béton continuera à couler avec le temps plus chaud en 2025.

Coffrage innovant sur le projet Gross Reservoir
Solutions de coffrage de Doka sur le projet de barrage du réservoir Gross dans le Colorado, aux États-Unis Les marches du barrage du réservoir Gross dans le Colorado, aux États-Unis, représentent un défi nécessitant des solutions de coffrage uniques. (Image : Doka)

Doka, producteur et fournisseur autrichien de coffrages et d'échafaudages, travaille sur le chantier avec sa solution de coffrage grimpant Xclimb 60, son système de coffrage à cadre Framax S Xlife ainsi que ses capteurs numériques de charge et de pression DokaXact.

Doka explique : « Le système de coffrage intègre un réglage horizontal pour maintenir l'espacement des tirants lorsque la face du barrage recule à chaque levage, garantissant ainsi à la fois l'alignement esthétique et l'intégrité structurelle. »

Doka ajoute que l'assemblage du coffrage est conçu de manière à permettre un seul levage de 1,2 m par 24 heures.

Les ingénieurs de Doka ont expliqué à Construction Briefing que l'environnement montagneux, la structure vieillissante et l'utilisation du béton armé en béton armé ont posé des défis différents et les ont incités à concevoir des solutions uniques pour y répondre. « Des panneaux spécialement conçus ont été créés pour pouvoir être ajustés ou allongés à l'aide de plaques coulissantes et de panneaux d'extension afin de modifier la longueur du coffrage pour s'adapter aux changements de longueur de la structure à chaque étape », explique l'équipe.

Le réservoir Gross se distingue également par sa conception en gradins, que Doka appelle « un nouvel obstacle ».

Solutions de coffrage sur mesure Doka sur barrage (Image : Doka) Gros plan sur les solutions de coffrage personnalisées de Doka sur le projet d'extension du réservoir Gross. (Image : Doka)

« Cette forme nous a obligé à utiliser des panneaux de coffrage entièrement nouveaux et personnalisés », expliquent les ingénieurs de Doka. « Grâce à ces panneaux personnalisés, nous pouvons relier trois niveaux de panneaux entre eux pour assurer un transfert de charge adéquat entre les panneaux. »

Mais en raison de la forme du barrage, la longueur de chaque marche change au fur et à mesure de l'avancement des travaux.

« Cela signifie que les coins prennent la majeure partie du temps de conception pour garantir que nous tenons compte de tous les changements de longueur à chaque étape tout en garantissant que nous sommes alignés avec les deux étapes situées sous l'étape de coulage pour transférer les charges aux étapes existantes », explique l'équipe.

Devenir technique sur l'extension du barrage du réservoir Gross

Helping Matters est un flux de travail 3D que les équipes de Doka utilisent pour faciliter la compréhension et fournir une précision détaillée.

« Nous avons développé une solution automatisée à l’aide du logiciel le plus récent pour écrire un script qui analyse notre conception dans un espace de travail 3D. Le logiciel répertorie ensuite les coordonnées précises de chaque extrémité d’un panneau, d’est en ouest », explique l’équipe d’ingénierie.

Au fur et à mesure que le projet progresse, Doka ajoute qu'il installera des capteurs de charge et de pression DokaXact pour une surveillance du béton en temps réel.

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