Dans la course pour soutenir les viaducs autoroutiers en ruine des années 1970 à Glasgow

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Travaux d'étayage temporaire sur les viaducs M8 Woodside, Glasgow Les viaducs M8 Woodside nécessitaient un étaiement temporaire urgent avant une solution à plus long terme (Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Amey)

Dans les pays développés, il existe un besoin croissant de réparer, voire de remplacer complètement, les infrastructures construites au milieu du XXe siècle et au-delà. Les structures atteignent la fin de leur durée de vie, alors même que les exigences qui leur sont imposées augmentent.

À Glasgow, en Écosse, des inspections ont révélé l'urgente nécessité de consolider deux viaducs autoroutiers clés. Neil Gerrard a discuté avec l'équipe du projet de ce défi complexe et urgent.

Dans le grand schéma des choses, une paire de viaducs des années 1970 ne sont pas les plus anciens exemples d’infrastructures dans une ville comme Glasgow, en Écosse.

Après tout, l’Écosse possède le troisième plus ancien métro souterrain du monde, après Londres et Budapest respectivement (nous y reviendrons plus tard).

Mais après des décennies de trafic en constante augmentation, estimé aujourd'hui à 150 000 véhicules par jour, les viaducs entre les jonctions 16 et 17 de l'autoroute M8, dans le centre de la ville, ont un besoin urgent d'attention.

En effet, des inspections intrusives réalisées en 2020 et 2021 ont révélé que les chevêtres des viaducs étaient dans un état bien pire que prévu et ont conduit à des restrictions de circulation, y compris des fermetures de voies.

Il est rapidement apparu que les viaducs nécessitaient un étaiement temporaire. Le viaduc est mesure environ 360 mètres de long et compte 12 travées, tandis que le viaduc ouest est un peu plus long, avec près de 15 travées, explique Andrew Dickson, directeur de projet chez Amey, société de services d'infrastructure.

Illustration du viaduc M8. Les extrémités inférieures des demi-joints nécessitent une réparation. Les travaux d'étaiement soutiennent le tablier suspendu et soulagent les demi-joints de la charge du tablier et du trafic. Illustration du viaduc M8. Les extrémités inférieures des demi-joints nécessitent une réparation. Les travaux d'étaiement soutiennent le tablier suspendu et soulagent les demi-joints de la charge du tablier et du trafic. (Image : Amey)


Amey a été chargé des travaux d'étaiement temporaire, dont le coût est estimé entre 126 et 152 millions de livres sterling (151 et 182 millions d'euros). L'objectif principal de ces travaux, qui ont débuté en 2021, est de remettre en service les quatre voies de l'autoroute traversant les viaducs ; actuellement, les voies 1 et 4 sont fermées.

Il s'agit d'installer des étais temporaires pour soutenir les travées suspendues du tablier du pont et le trafic qui les longe afin que les demi-joints de la structure d'origine ne supportent plus de charge provenant des travées, avant leur réparation.

« Il existe au total 25 supports entre les viaducs, dont 23 présentent un certain degré de détérioration », explique Dickson. « L'enquête s'est concentrée sur l'état des demi-joints soutenant les travées principales et a révélé un écaillage assez important et une forte corrosion de certaines armatures existantes dans ces parties de la structure. »


Couche après couche d'infrastructure

Le temps était alors compté. Mais c'est là que les choses se sont vraiment compliquées. En effet, les viaducs chevauchent une multitude d'autres infrastructures, dont un tunnel du XIXe siècle pour le métro, des conduites d'eau victoriennes de 91 cm, des voies piétonnes critiques, des câbles remplis d'huile à proximité de piliers existants, d'importantes infrastructures gazières et des rues de surface qui ont dû être fermées.

Sans compter que les viaducs traversent la M8 elle-même, l'une des autoroutes les plus fréquentées du Royaume-Uni. Les viaducs ne peuvent être fermés que pendant de courtes périodes la nuit, ce qui représente une contrainte supplémentaire importante pour les travaux.

« Chacune de ces contraintes n'est pas inhabituelle en soi, mais le simple fait qu'elles soient toutes concentrées dans un endroit de cette taille particulière est ce qui crée l'amplification du défi », explique Dickson.

« Le tunnel du métro empiète sur ce qui serait normalement une zone d'exclusion de tous travaux en cours, ce qui a conduit à un processus très minutieux avec Strathclyde Partnership for Transport (SPT) effectuant des essais sur une grande partie des travaux perturbateurs comme le battage de pieux et la vérification des niveaux de vibrations, etc. »

Travaux d'étayage temporaire sur les viaducs M8 Woodside, Glasgow Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Amey

Pour compliquer encore les choses, pratiquement aucun des deux supports du viaduc n'est identique. « Les 23 emplacements étaient tous uniques, en raison de la géométrie différente des fondations, des hauteurs et des contraintes. Au premier abord, vu du sol et en l'absence d'informations d'enquête, cela peut paraître simple et répétitif, mais ce n'est pas le cas Â», explique-t-il. Certaines informations de construction datent de 50 à 60 ans et ne se sont pas toujours avérées exactes, ce qui ajoute à la difficulté.

Entre-temps, des travaux considérables ont été nécessaires pour construire de nouvelles fondations ou renforcer les fondations existantes afin de permettre aux structures en acier de s'appuyer dessus, même si dans un petit nombre d'endroits, les fondations existantes étaient suffisamment robustes pour ne pas nécessiter de renforcement.

« L'objectif principal était d'éloigner l'axe de levage des traverses elles-mêmes, afin de pouvoir soulever les extrémités des poutres sans interférer avec ces dernières. Ainsi, à l'avenir, il n'y aurait plus aucune restriction quant à la réalisation de travaux de réparation sur les zones détériorées », explique Dickson.

Amey a commencé par certains des emplacements les moins complexes pour obtenir des plans et faire les travaux de terrassement le plus rapidement possible pour faire avancer les travaux.

Jusqu'à présent, des étais ont été installés à 13 des 23 emplacements requis et 10 d'entre eux sont porteurs, la charge étant transférée des traverses existantes sur les ouvrages temporaires.

« Le travail de conception est en grande partie terminé et nous en sommes à un peu plus de la moitié des aspects de construction », déclare Dickson.

Les travaux de battage impliquent de descendre à 12 mètres sous terre et jusqu'à présent, Dickson estime qu'il y a eu un total d'environ 10 km de battage, ainsi que 2 500 tonnes d'acier et 4 500 mètres cubes de béton.

Techniques innovantes

Amey a utilisé plusieurs technologies innovantes sur le projet, notamment des capteurs sur la structure existante et sur le soutènement temporaire pour surveiller tout mouvement ou tassement.

L'entreprise envisage également l'utilisation limitée de polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour renforcer la structure. Actuellement en phase de conception, l'objectif est de l'utiliser pour renforcer certaines traverses jugées moins résistantes, afin de permettre la réouverture des quatre voies de l'autoroute sans nécessiter de solution complète à long terme.

Cela dit, une grande partie du reste du travail a été assez traditionnelle, ajoute Dickson : excavations de palplanches, batardeaux et murs à poteaux centraux.

Travaux d'étayage temporaire sur les viaducs M8 Woodside, Glasgow Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Amey

Amey et ses partenaires ont également dû réfléchir longuement à la manière de protéger les services vulnérables autour des viaducs, dont certains se trouvent près du niveau du sol, des installations et des machines.

« Tout dommage aurait été catastrophique, c'est pourquoi nous avons conçu sur mesure un tapis de protection de service sur toute la zone de travail », explique Dickson.

L'entreprise a adopté une approche rigoureuse pour amortir les impacts des machines sur le sol et les équipements. Au lieu d'un simple tapis de piste, Amey a opté pour une couche dense de polystyrène recouverte de sable, puis recouverte d'un tapis de piste résistant à l'abrasion.

« Il a été conçu avec tous ces composants afin de réduire suffisamment la charge ponctuelle pour que nous puissions être très sûrs qu'il n'y aurait aucun risque pour les services souterrains », ajoute-t-il.

Les leçons d'un projet inhabituel

La complexité des travaux, combinée à l'urgence avec laquelle ils ont dû être introduits, en a fait un projet inhabituel pour Dickson et le responsable des projets spéciaux des ponts M8 pour Transport Scotland, Iain Ferguson.

« Il s'agit d'un projet unique pour Transport Scotland », déclare Ferguson. « Un projet d'envergure comme celui-ci impliquerait normalement un processus d'appel d'offres traditionnel : toute la conception est réalisée en amont, un appel d'offres est lancé, et le projet est confié à un entrepreneur entièrement développé. »

« Mais cette approche nous apprend, au sein de l'équipe du pont, à travailler de manière plus agile : nous développons la conception tout en faisant intervenir un entrepreneur sur le chantier. Cela a représenté un véritable changement d'état d'esprit pour nous. Et cela est dû à l'urgence du projet. »

Les viaducs M8 Woodside à Glasgow Les viaducs de Woodside sur la M8 à Glasgow (Image : Transport Scotland)

Dickson se souvient que le démarrage du projet a nécessité de faire tourner plusieurs plaques. Il ajoute : « Tout se déroulait en parallèle : les études de site, la conception et la construction. Nous avons certainement identifié plus de défis que prévu. »

Cela implique d’avoir de multiples interfaces entre les différents concepteurs et entrepreneurs � à un moment donné, il y avait plus de 100 concepteurs travaillant sur le projet, souligne-t-il.

En tant que cabinet de conseil en design à part entière, Amey a la capacité d'assumer toutes ces missions, mais nous ne disposions pas de ressources suffisantes en raison de l'évolution du projet. Mobiliser rapidement et efficacement un tel niveau de ressources et d'expertise impliquait inévitablement de les répartir entre plusieurs organisations.

Il reste à déterminer combien de temps les soutènements temporaires resteront en place avant qu'une solution durable pour les viaducs ne soit conçue par une équipe distincte de conseillers techniques. Le système de soutènement, qui devrait être achevé d'ici 2026, a une durée de vie prévue de 25 ans, mais Ferguson tient à souligner qu'il n'est pas prévu qu'il soit utilisé aussi longtemps.

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