Journée du CFBR Barrages de RIVE, PINEY, … · Barrage multi-voûtes béton à contreforts ... Piquage + passivation aciers + réparation mortier + traitement du joint sec ... ANOMALIES

Journée du CFBRBarrages de RIVE, PINEY, SOULAGESSamedi 10 octobre 2015Barrage de Soulages - Travaux de réhabilitation du parement amont

10/10/2015Travaux de réhabilitation du parement amont du

barrage de Soulages2

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1- PRESENTATION DU BARRAGE DE SOULAGES

Barrage multi-voûtes béton à contreforts

4 % des barrages français, autres barrages de ce type : Girotte et Grandval

Usage : alimentation en eau potable (AEP)

Année de construction : 1968-1970

Maîtrise d’œuvre conception : STUCKY (Lausanne) et SOGREAH

Maîtrise d’œuvre construction : DDE Loire

Entreprise : Campenon Bernard

Longueur en crête : 172,5 m

Epaisseur maximale de la voûte au niveau des fondations : 1,9 m

Epaisseur minimale de la voûte au niveau des fondations : 1,0 m

Hauteur au-dessus du TN : 40 m

Volume du corps du barrage : 25 000 m3 de béton (voûtes et contreforts)

Volume de la retenue : 2,6 Mm3

Classe ATravaux de réhabilitation du parement amont du

barrage de Soulages




barrage de Soulages

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barrage de Soulages

2- CONTEXTE

La Ville de Saint-Chamond a procédé à la revue de sûreté du barrage de Soulages, conformément à l’arrêté préfectoral n°EA-09-758 du 28 septembre 2009 (arrêté de classement du barrage).

• visite décennale antérieure : mai 2003 inspection subaquatique des ouvrages amont – abaissement sans vidange

• étude de dangers des barrages de Saint-Chamond : juillet 2011

• vidange entre mai et juillet 2013 (assec au 02/07/13)

• examen technique complet : entre septembre et décembre 2013

• travaux : entre juillet 2013 et juin 2014

• remplissage : entre mai et juin 2014

• bilan de revue sûreté : octobre 2015



3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICA l’examen visuel

lixiviation du béton du parement amont :

dissolution par l’eau de la retenue (de nature très pure) du liant autour des

agrégats (chaux) + gel / dégel / marnage

alternance de zones lisses et de zones plus granuleuses à chaque levée du fait de la migration hétérogène des granulats et du

liant en partie basse générée par l’inclinaison des coffrages (a priori)

10/10/2015 Travaux de réhabilitation du parement amont du

barrage de Soulages

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3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICAprès nettoyage UHP du béton

désordres mineurs : nids de cailloux, épaufrures aux angles, béton moins

adhérent entre les levées de bétonnage (ouverture au niveau des reprises).

Les aciers de « peau » atteints présentent différents niveaux de corrosion : rouille de

surface sur les plus gros aciers, détérioration structurelle des aciers de

plus faibles diamètres.

Les quelques armatures touchées le sont vraisemblablement du fait d’un défaut de

couverture.



1. ELEMENTS DE DIAGNOSTICAprès nettoyage UHP du béton

Le raccordement des voûtes sur les contreforts présente systématiquement des dégradations plus importantes du

béton causées par la corrosion d’aciers présents à cette jonction.

Ces aciers identifiés sur les plans de ferraillage ont pour fonction d’encager le joint d’étanchéité entre le contrefort et la

voûte.



3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICAnalyse laboratoire sur carottes béton

caractériser et évaluer les altérations du béton de l’ouvrage, et vérifier leur

potentiel d’évolution. Les phénomènes recherchés sont : la carbonatation,

l’alcali-réaction, la réaction sulfatique interne (RSI)

Imagerie du ferraillage (ferroscan, X-scan)

Prélèvements de carottes :

• dans la zone de marnage amont

• dans la voûte centrale aval



3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICAnalyse laboratoire sur carottes béton

Carbonatation = Méthode phénolphtaléine selon la norme NF EN

14630 février 2007

Essais de compression = Essais de résistance à la compression des

éprouvettes bétons selon la norme NF EN 12390-3 Avril 2012

Produits d’alcali-réaction (RAG) =

Fluorescence des ions uranyles selon le projet de méthode LPC n° 36

Produits de réaction sulfatique interne (RSI) = microscope électronique à balayage

(MEB) + spectromètre



3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICRésultats analyses sur carottes bétons

Carbonatation = profondeurs faibles en zones humides (0 à 10 mm), et peu

importantes en zones sèches (10 à 20 mm). A comparer à l'enrobage constaté ou théorique des armatures de 50 mm.

Essais de compression = 34 à 50 MPa, ce qui est plutôt satisfaisant au regard de la

formulation prévue (300 kg CPAZ 325 Dmax 0,5 à 28 MPa)

Test aux ions uranyles =

Fluorescence caractéristique à l’interface matrice cimentaire / gros granulats.

Légère fluorescence dans la pâte de mortier



3. ELEMENTS DE DIAGNOSTICRésultats analyses sur carottes bétons

Microscope électronique à balayage (MEB) + spectromètre =

présence d’ettringite (produit habituel de la réaction sulfatique interne, RSI) localisée

dans des bulles d’air et à caractère non expansif

présence de produits de l’alcali-réaction (RAG, rosette et gel) localisés à cœur de granulats ne semblant pas avoir diffusé dans la matrice cimentaire et avec un

faciès non expansif

aucun signe significatif de pathologie physico-chimique



Récapitulatif des désordres observés et localisationDESORDRES Réparations Quantités

LIXIVIATION GENERALE Nettoyage à l'eau (Ultra Haute Pression, 2500 bars) 5200 m²

BETON NON ADHERENT HORS

REPRISE DE BETONNAGE et JOINTS Piquage + passivation aciers + réparation mortier

OUVERTURE DE JOINT VOUTE -

CONTREFORT

Piquage + passivation aciers + réparation mortier +

traitement du joint sec (resciage)+ bande hypalon

OUVERTURE DE REPRISE DE

BETONNAGE Piquage + réparation mortier

FISSURE

Cachetage + injection de résine epoxy 8 ml

ANOMALIES AU DECOFFRAGE

INITIAL Bande hypalon = pose antérieure aux travaux 2013 30 ml

ATTAQUES GENERALISEES DU BETON

ET INFILTRATIONS

Etanchéité par projection d'une membrane polyurée

(avec primaire) 5200 m²

360 aciers de joint

ou de fixation

40 ml d'aciers

transversaux

250 m² de réparation

au mortier

10/10/2015 15Travaux de réhabilitation du parement amont du

barrage de Soulages

4- DESCRIPTION DES TRAVAUX

Maîtrise d’œuvre : SOMIVAL

Entreprises : DEMATHIEU et BARD Travaux Spéciaux Sud Ouest

THP (hydrodécapage)

VALERIAN (terrassements)

OUEST-ACRO (travaux acrobatiques)

Calendrier : chantier réalisé sur 2 saisons – ajournés du fait d’un retard pris à l’engagement des travaux

1ère phase = juillet 2013 – décembre 2013

2e phase = avril 2014 – juin 2014



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXAccès

Pistes

Batardeau



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXEssais de convenance

Nettoyage Ultra Haute Pression :

réglages pression

Réparations bétons :

produits et méthodes

Résine : choix de la résine, réglage des modalités de projection au pistolet,

optimisation du mélange des 2 réactifs



4. DESCRIPTION DES TRAVAUX3 phases

1. préparation des surfaces avec lenettoyage et l’élimination du bétondégradé : nettoyage UHP 2500 bars +piquage marteau piqueur sur des zoneslocalisées

2. réparation des zones dégradées -armatures à nues, nids de cailloux,ouvertures aux reprises de bétonnage,etc. : passivation des aciers, mortiers deréparation, injection de fissures

3. préparation du support et la protectiondu béton pour éviter de nouveauxdésordres et le passage d’eau à travers lebéton : mise en œuvre d’un primairepare-vapeur et d’une résine polyuréeprojetée à chaud



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXRéparations singulières

1. traitement particulier de la jonction rivegauche de la voûte centrale sur lecontrefort : à défaut de pouvoir replacerle joint « waterstop » d’origine dégradé aucours du repiquage du béton, une bandehypalon a été collée sur toute la hauteurde cette jonction.



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXRéparations singulières

2. injection d’une fissure :

- inclinaison à 45° sur la voûte latéralegauche

- non traversante même si on retrouve sacorrespondance en aval (efflorescencebiaise avec le même angle, la mêmeinclinaison)

- pas continue car pas de communicationconstatée entre les injecteurs

- faible profondeur injectée : 3 cm maxicontrôlé par carottage



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXMise en œuvre de la résine

Elastomère à base de pure polyurée, bicomposant ACS (Attestation de ConformitéSanitaire), sans solvants, sans COV

Conditions de mise en œuvre

Température du support : 0 à 50 °C

Hygrométrie ambiante : jusqu’à 90%

Hygrométrie du support : > 3°C au-dessus dupoint de rosée

Application à l’aide d’une machine deprojection à chaud

Epaisseur minimum : 2 mm en plusieurspasses (1 kg/mm/m²)

Primaire époxy sans solvant bi composant

Cohésion minimum du support : 1,5 MPa

Performances

Réticulation en quelques secondes

% Allongement : 200 %

Maintient des performances mécaniques en température (- 30°C/ +100°C)

Adhérence sur Béton > 1,5 Mpa

Résistances à la fissuration : > 30mm

Résistances à l'abrasion : excellente

Perméabilité : 0,46 g/m²/h (béton étanche : 6g/m²/h < perméabilité< 12 g/m²/h)

Contrôles de l’exécution

Contrôle de l’adhérence du support, de l’adhérence de la membrane, de l’épaisseur de résine, de l’étanchéité de la résine (mais relative)

DSCN6720.MOV



4. DESCRIPTION DES TRAVAUXRetour d’expérience

Déroulement chantier

Solution nacelles sur camions : économie et souplesse d’utilisation, pas d’appuis sur la résine mise en place mais problèmes rencontrés sur chantiers (mise en sécurité par rapport à la stabilité des appuis et par rapport à la hauteur à atteindre). Recours aux cordistes > à ce qui était prévu.

Chronologie de bas en haut a induit des difficultés lors de la mise en œuvre des couches de protection : coulures de primaire sur résine déjà en place.

Résine ACSPas de REX sur l’application du produit en protection d’ouvrages d’art.

Contrôle de la perméabilité finale sur support : impossible du fait de l’inclinaison, aucun essai normé compatible.

Formulation intéressante du fait de la réticulation très rapide (limite les coulures et la sensibilité à l’environnement), mais rendu esthétique moyen sans protection (surépaisseurs, bulles) sans préjudice sur les performances.

Sensibilité de l’application de la résine aux conditions d’hygrométrie conditionnant la réalisation des travaux aux périodes favorables

Altération UV : instabilité de couleur uniquement sans préjudice sur les performances. Il persiste des problèmes de teintes du fait de mauvaises homogénéisation du pigment.


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