Fonctions D'un Quai [PDF]

Zitiervorschau

Les composantes du poste 6/7 :

DIGUE : ouvrage de protection des zones portuaires contre la houle et les courants. Elle est en général constituée d’un noyau en toutvenant, recouvert par des couches d’enrochements ou des blocs préfabriqués en béton de forme parallélépipédique ou des tétrapodes. Elle est surmontée généralement d’une dalle en béton qui facilite la circulation sur l’ouvrage. Une digue, selon sa conception, peut être accostable, insubmersible ou partiellement submersible.

Fonctions d’un quai maritime : Par définition un quai est un ouvrage intérieur du port qui assure les fonctions essentielles qui sont :  • Se munir d'un dispositif d'appui pour permettre l'accostage et l'amarrage des navires • Assurer une liaison entre la terre et le navire qui est assurée par un terre-plein des quais. Le dispositif de liaison supporte donc une partie ou tout le matériel de manutention servant à la réception et au transport des marchandises ou les voyageurs. • Soutenir les terres à la limite de l'eau : ce soutien des terres peut faire intervenir l'ouvrage lui-même ou un ouvrage accessoire, par exemple un talus d'enrochement. Les types de quai : Les quais massifs : Le principe de ces ouvrages consiste à assurer le soutènement des remblais arrière, par leurs poids propres seuls, ce qui nécessite un bon sol de fondation. On trouve dans cette catégorie :  *Les quais en blocs de béton   *Les quais en caissons Les caissons sont généralement préfabriqués et constitués de cellules de forme cylindrique ou parallélépipédique, qui sont remplies avec un remblai, ils peuvent atteindre des hauteurs de 30m  *  Les quais en parois moulée * Les quais sur appui,

constitué d’une plateforme en béton armé reposant sur des piles et des pieux en béton armé Les caissons structure en béton armé à section creuse monocellulaire ou multicellulaire, de forme carrée, rectangulaire, trapézoïdale, circulaire… Les caissons sont en général préfabriqués à terre, mis à l’eau, acheminés par flottaison, échoués à leur position définitive et ballastés (par remplissage d’eau ou de sable pour résister aux effets de la houle). Mis côte à côte, ils permettent de constituer des digues.

Les quais en caissons 1. Renforcement du sous-sol marin Il s'opère par des colonnes ballastées et des drains verticaux si le site est situé sur une zone sismique.  Elle est suivie d'une consolidation au droit des ouvrages par pré chargement de terrain, après stabilisation du tassement la surcharge est élevée.    2. Mise en place du remblai Un remblai rocheux, par clapage au droit du sol renforcé est mis en place, le remblai est déversé par passes de 3 m d'épaisseur maximum, avec contrôle bathymétriques 3. Mise en place de la couche de forme Une couche de forme de 0,10 à 0,40 m d’épaisseur est appliquée au-dessus du remblai pour permettre l’égalisation avant la pose des caissons définitifs ; la réalisation se fait par plongeurs avec des châssis guides immergés et un outil racleur. En parallèle, les caissons alvéolaires en béton armé sont préfabriqués sur le chantier; au bout de cet appontement, un portique métallique permet la mise en place des coffrages, et un système de 8 vérins manutentionne la plateforme supportant le caisson en construction ; une fois le radier coulé, les cellules sont bétonnées à l’aide d’un coffrage glissant ; au fur et à mesure du séchage du béton la plateforme vérinée est immergée.  

4. Mise en place des caissons Les caissons sont tractés par un remorqueur du lieu de stockage provisoire jusqu’à la zone de mise en place ; la flottaison est contrôlée par des opérations de déballastage ; la mise en place se fait après amarrage le long d’une barge positionnée par GPS, et ballastage contrôlé des différentes cellules en béton armé de chaque caisson. Après pose sur la couche de forme, chaque cellule de caisson est partiellement remblayée en matériau 0,1-100 Kg ; cette opération est réalisée à la benne preneuse à partir d’une grue sur barge ; les tassements des caissons sont contrôlés par topographie. Les cellules individuelles des caissons sont ensuite fermées par des dalles de béton préfabriqué. Derrière les caissons du mur de quai une première phase de remplissage est réalisée avec un matériau volcanique (pumice) de densité inférieure à 1 pour limiter la poussée des terres. On termine ensuite les opérations de finition sur les ouvrages (joints entre caissons, radier BA, pose des apparaux, enrochements de protection…)

https://www.ingenieurs.com/documents/exposes/procedes-generaux-de-construction-desquais-350.php

 Les manifestations et causes de malfaçons ou désordres

• désordres liés à la conception ; les désordres qui peuvent apparaître de ce fait sont en général les conséquences d’une mauvaise évaluation des contextes géotechniques et hydrogéologiques ;Cela peut se traduire par une sous-évaluation des efforts transmis à la paroi et à certains éléments constitutifs du fait d'une surestimation des caractéristiques mécaniques du sol ; la présence de l'eau aggrave cette sous-évaluation (relation nappesmarée),un mauvais choix des matériaux constitutifs vis-à-vis des eaux de la nappe, • lors de l'exécution ; les causes de malfaçons les plus souvent rencontrées à ce stade sont :  -une mauvaise prise en compte des phasages en construction,  -la non-conformité aux plans -une implantation incorrecte et une mauvaise exécution des joints entre panneaux -une protection insuffisante des armatures • pendant la vie de l'ouvrage : -les conditions d'exploitation peuvent conduire à des modifications au niveau des charges transmises à l'ouvrage, en particulier sur les terres-pleins,  -un sur dragage d'entretien inopportun conduisant à une diminution sensible de la butée, avec ses conséquences,  -les défauts d’entretien des défenses pourront conduire à des avaries lors de l’accostage des navires, -enfin de mauvaises conditions d'entretien, telles que la remontée progressive d'une nappe d'eau arrière qui doit être rabattue en permanence

  http://www.kennisbank-waterbouw.nl/DesignCodes/rockmanual/Chapitre10.pdf

Surveillance de l’ouvrage : La surveillance de l'ouvrage fait partie intégrante de la gestion du cycle de vie. Un programme de surveillance régulière de l’ouvrage et de son environnement permet d’évaluer la sécurité, l’état et la fonctionnalité de l'ouvrage. Il donne également la possibilité de planifier en temps voulu les activités de réparation et de remplacement et permet d’acquérir une bonne compréhension des mécanismes de rupture et de l’évolution des

dommages. La performance d’un ouvrage est analysée en comparant les mesures de son état physique et de ses performances à différents moments. Idéalement, ce programme de surveillance devrait être élaboré lors de la conception de l’ouvrage.

Inspections des sections de l’ouvrage au-dessus du niveau de l’eau : Les méthodes d’inspection abordées dans cette section incluent des techniques de levés topographiques conventionnelles et des évaluations visuelles – en particulier de l’état de la carapace –effectuées par l’inspecteur des sections émergées de l’ouvrage (les sections qui se trouvent, de manière temporaire ou permanente, au-dessus du niveau de l’eau). Ces méthodes requièrent toutes un accès sur et au-dessus de l’ouvrage, qui peut être difficile. En règle générale, les mesures de l’état de l’ouvrage portent essentiellement sur les changements physiques subis par l’ouvrage et par ses fondations. Parmi les exemples, on peut citer des levés répétés de profils choisis de l’ouvrage pour quantifier le tassement ou la perte d’enrochement et des essais ponctuels sur des matériaux en cours de détérioration. La plupart des mesures requièrent des données de base servant de point de comparaison et des mesures séquentielles permettent d’évaluer la vitesse du changement subi par l’ouvrage. Inspections visuelles Symptômes de la détérioration et de la quantification des changements qui se sont produits depuis la dernière inspection. L’examen visuel direct ou à l’aide de jumelles reste la pratique de base et constitue le premier niveau d’alerte. Il a évolué avec l’apport numérique comprenant le traitement d’images et leur assemblage sur de grands linéaires il connait aujourd’hui un regain de développement avec l’apparition des drones pour l’observation à distance de parties peu ou non accessibles 

Méthodes photographiques La technique photographique la plus utilisée (et la plus basique) est la photographie comparative. La même vue est photographiée de manière répétée à chaque inspection et les images sont comparées afin de détecter des différences. La valeur et la précision de ce type de méthodes sont contrôlées par l’emplacement depuis lequel le cliché est pris, par le champ de vision et par la précision avec laquelle les images sont comparées lors de chacune des inspections ultérieures. Il faut donc noter l’endroit depuis lequel la photographie est prise, la distance et l’orientation de l’objet depuis ce point, ainsi que la focale de l’objectif utilisé.

Photogrammétrie À ce jour, les méthodes précises exposées ci-dessus ont été principalement appliquées à des digues dont la carapace était constituée d'enrochement artificiel. Elles sont toutefois également applicables à l’enrochement naturel. Les photographies stéréo de l’ouvrage, de grande qualité et prises à basse altitude, sont utilisées avec les informations de levés topographiques afin d’établir un modèle stéréo informatique, qui est une fidèle représentation en 3D de la zone inspectée. Des survols répétés de l’ouvrage en utilisant les mêmes points de référence de contrôle facilitent les comparaisons à partir desquelles il est possible d’extraire des informations telles que les mouvements de l’enrochement ou les variations du profil au-dessus du niveau de l’eau.

ANALYSE DES RESULTATS DE L’INSPECTION EN INTERNE Bilan général des désordres Première analyse technique •Compréhension du fonctionnement de l’ouvrage •Présence de désordres structuraux Visite complémentaire éventuelle •Evaluation du risque •Suite à donner INVESTIGATIONS COMPLEMENTAIRES Origine des désordres (mécaniques, chimiques, ...) Recherche et évaluation de dommages structuraux Quantification des sections d’acier et de béton résiduelles Caractérisation des matériaux

ESSAIS COURAMMENT PRATIQUES Mesure des enrobages et des profondeurs de carbonatation (Phénol Phtaléine : permet de connaitre la profondeur attaquée par la carbonatation, qui reste incolore dans un milieu acide, chute de PH) •Origine de la corrosion des armatures

Démolition localisé •Identification des zones saines •Sections restantes Carottages •Caractéristiques mécaniques du béton •Teneurs en chlorures et en sulfates •Porosité Essais de capacité •Mesure de chargement à charge et déformation contrôlées Solutions de réparations • Piquage des dégradations • Passivation des aciers • Réparation avec mortier spécial Ou • Projection de béton • Étanchéité éventuelle

Des données sur l’état initial, pour l’évaluation de l’évolution des pathologies !! Bilan des désordres des équipements de la poste 6/7 : 

Pour la digue :

Pathologies

+/-

Affaissement, fissuration de la digue. Affaissement dans la carapace (lacunes, cavité…) Tassement de la digue Altération du béton Altération des enrochements Affouillement Corrosion des armatures Eclatement du béton  Pour les caissons :

Pathologies Altération du béton Fissuration et fractures verticales ou inclinées dans le parement d’un caisson Fissuration et fractures horizontales Fissures horizontales au niveau des joints des blocs Renversement Affouillement du système de fondation Glissement de l’ouvrage sur sa base Autres pathologies:

+/-

Défauts géométriques Décoloration du béton autour des fissures Exsudats de gel Evaluation des désordres(les causes possibles)  : Pathologies du béton en milieu marin Les dégradations d’origine mécaniques : Les ouvrages en site maritime sont fortement exposés aux agressions mécaniques. Selon leur utilisation, ils doivent pouvoir reprendre des efforts d'amarrage, d'accostage, mais également les efforts générés par la houle. Les ouvrages de chargement et de déchargement des marchandises, notamment les postes à quai, sont soumis à des charges d'exploitation variées telles que les grues, les engins de levage et de manutention. Ces sollicitations peuvent être de très courte durée et de grande intensité. Les désordres engendrés par ces agressions sont le plus souvent la fissuration et l’éclatement du béton. En plus de ces sollicitations décrites ci-dessus, les ouvrages sont soumis à l'endommagement dû aux chocs et au frottement des navires, aux corps ou matériaux flottants, à l’érosion due aux effets des vagues et des marées, et également à l'abrasion des sables transportés par l'eau de mer. Les dégradations d’origine chimique : Le béton en milieu marin peut être soumis à plusieurs réactions chimiques. La dégradation peut être causée par les ions contenus dans l’eau de mer, ce qui se traduit par une attaque chimique d’origine externe au béton, et par les ions présents dans les constituants du béton eux-mêmes. Attaque sulfatique d'origine externe Les sels de sulfate présents naturellement dans l'eau de mer, notamment les sulfates de magnésium MgSO4et les sulfates de calcium CaSO4sont agressifs envers le béton. Le sulfate de magnésium MgSO4réagit avec la portlandite Ca(OH)2et provoque la dissolution ou la lixiviation du liant. Le sulfate de calcium CaSO4réagit avec l’aluminate tricalcique C3A (provenant du clinker) et conduit à la formation d’ettringite, gels expansifs, qui peuvent générer des gonflements entraînant des fissurations et des éclatements du béton. Contrairement aux autres attaques, l’agressivité des sulfates est accrue dans les climats froids. Attaque par la réaction d’alcali-réaction La réaction d’alcali-réaction est une attaque d’origine interne qui se produit entre la solution alcaline interstitielle du béton et certains granulats, produisant un gel expansif, qui provoque des gonflements, des fissurations et des éclatements du béton (Figure I-5). Les phénomènes d'attaque interne ne sont pas spécifiques aux environnements marins mais nécessitent la présence d'eau pour se produire. Trois conditions doivent être réunies pour que l’alcali-réaction se développe dans un béton : - la présence d’un granulat potentiellement réactif ; - une concentration en alcalins élevée dans la solution interstitielle ;

- des conditions d’humidité suffisamment élevées. Pour les structures maritimes immergées ou en zone de marnage et les parties d'ouvrage en environnement humide, le phénomène est aggravé par l'apport d'eau extérieure. En milieu marin, les alcalins contenus dans l'eau de mer peuvent favoriser une alcali-réaction en surface des structures. Les dégradations d’origine physiques – gel/dégel : Lorsque la température extérieure descend en dessous de -3°C, l'eau contenue dans les pores du béton gèle en commençant par les plus gros pores proches du parement. En gelant, l'eau occasionne une augmentation de volume de l’ordre de 9% et provoque une pression hydraulique dans le réseau poreux qui, si elle dépasse la résistance à la traction du béton, provoque la fissuration de celui-ci. Le béton qui est constamment submergé ne fait généralement pas l’objet de cycles gel/dégel. Cependant, dans la zone de marnage, le béton y est soumis dans les climats froids. Le phénomène de gel se produit lorsque la marée est basse, exposant le béton à l’humidité. L'eau gèle dans les pores du béton, se dilate et tend à créer de fortes contraintes. Lorsque la marée est haute, la glace fond, et le cycle recommence. Ce cycle entraîne une détérioration progressive du béton à moins qu'il n’y ait suffisamment d'air entraîné. L'endommagement du béton dépend de la vitesse de refroidissement, du nombre de cycles, de la température minimale atteinte et de la durée du gel. La dégradation qui résulte des cycles gel/dégel est beaucoup moins grave que celles causées par la réaction alcaliréaction et d’attaque sulfatique. La différence réside dans le fait qu’il existe des techniques de maintenance permettant de réduire ou d’éliminer les dégradations causées par gel/dégel tandis qu’aucune technique n’existe pour réduire les dommages dus à l’alcali-réaction et à l’attaque sulfatique.

Les dégradations d’origine biologiques : Plusieurs organismes vivants différents peuvent apparaître sur les parties humides ou immergées des structures. Ces organismes peuvent être classés en deux catégories , ceux qui créent une incrustation biologique durcie tels que les moules, les huitres, les balanus perforatus et les holothuries, et ceux qui créent une incrustation biologique molle tels que les gorgones rouges, les spongiaires, et les algues .La croissance de ces organismes est influencée par l'intensité de la lumière, la température de l'eau, la concentration en oxygène dissous, la profondeur, l'âge de l'installation structurelle dans la mer, l'emplacement géographique, la saison, la vitesse du courant et les caractéristiques de surface des structures. Le développement de tous ces organismes vivants à la surface du béton a une influence sur celui-ci, il pourrait être soit bénéfique, soit dangereux. Certains organismes comme les algues forment une couche très dense qui enrobe le béton et s’oppose à la pénétration des gaz et de l’oxygène, ce qui diminue la carbonatation et la corrosion des armatures. Cependant, certains types d’organismes vivants tels que les mollusques s’enracinent dans le béton et peuvent le détruire soit par une action d’éclatement physique soit par une décomposition chimique. Des bactéries produisant des acides attaquent le ciment portland du béton et dissolvent la surface. Ces acides peuvent également diminuer le pH du béton à un niveau où des armatures ne sont plus passives entraînant donc une corrosion. En plus, un excès des organismes vivants augmente le poids,

le volume et la surface de certains éléments de structure élancés comme les pieux, et peut provoquer des surcharges statiques non négligeables. Corrosion des armatures : Le béton offre une protection naturelle à l’acier enrobé contre un environnement corrosif grâce à la solution alcaline (pH environ 12) maintenue dans les pores de béton qui offre une passivation aux armatures contre la corrosion. L’enrobage du béton agit comme une barrière de bloquant agents agressifs tels que les ions chlorures, les sulfates et l’oxygène qui ont tendance à diffuser de l’extérieur vers l’intérieur du béton. La corrosion des armatures est plutôt un symptôme qu’une cause de la dégradation du béton, ce qui signifie que certains processus affaiblissent le béton entraînant la corrosion. La pénétration des chlorures et la carbonatation constituent les deux processus qui peuvent altérer la protection assurée par le béton. Pénétration des chlorures Dans l’environnement marin, la pénétration des chlorures est le phénomène principal de corrosion des armatures. En milieu saturé, cas des structures immergées, les chlorures pénètrent dans la porosité du béton par un phénomène de diffusion. Lorsque la concentration des ions Cl- , au voisinage de l’acier dépasse une valeur critique estimée, il y a dépassivation puis corrosion des armatures. Le taux de corrosion dû à la pénétration du chlorure dans l'eau de mer dépend de la disponibilité de l'oxygène. Par conséquence, l’armature du béton en zone continuellement immergée ne montre qu’un faible taux de corrosion malgré une quantité importante des chlorures contenus dans l’eau de mer. Il est également reconnu que la température augmente la vitesse de corrosion de manière significative. Carbonatation L’air contient du dioxyde de carbone qui réagit sur les hydrates, principalement sur la portlandite (Ca(OH)2), pour former du carbonate de calcium : CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Ce phénomène est appelé carbonatation. Il entraîne une diminution du pH de la solution interstitielle, et par conséquence une dépassivation des aciers.

Le matériel et les moyens techniques doivent permettre à l’équipe d’inspection d’observer, de caractériser et de relever sur support durable les observations, anomalies et défauts constatés lors de l’inspection détaillée Le but du diagnostic est de fournir des éléments techniques objectifs pour évaluer l’état d’une structure, proposer les préconisations nécessaires à la remise à niveau et examiner la faisabilité des projets de prolongation de durée de vie, d’aménagement ou de changement de destination.