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17.10.2016
Nouveau viaduc à Kiewit : un exploit technique en termes de construction et de circulation en béton préfabriqué

Le 15 février 2016, les travaux de remplacement du viaduc de Kiewit (Hasselt), connu également sous le nom de « Philipsbrug », ont débuté. Le viaduc est situé le long de la N74 Hasselt – Eindhoven et enjambe la ligne de chemin de fer Hasselt – Genk. Le pont à remplacer se trouve sur l’une des routes les plus fréquentées du Limbourg. Il constitue un exploit technique en termes aussi bien de construction que de circulation...

SEL DE DÉNEIGEMENT

Le viaduc existant a été inauguré en 1967. Il se compose de 10 travées (9 de 20 m et 1 de 26 m) et sa largeur est de 21,2 m. Il comprend 4 bandes de circulation et 2 voies cyclables et piétonnes. En raison du sol porteur, le pont a été doté de fondations en acier. La construction supérieure est constituée d’un tablier de pont en béton. Celui-ci a été coulé sur des poutres de pont préfabriquées d’une hauteur variant de 64 à 78 cm pour les petites travées et de 49 à 70 cm pour la travée au-dessus de la voie ferrée. Les plus petites travées sont composées de poutres précontraintes (180 pièces). En ce qui concerne la plus longue travée, qui surplombe la voie ferrée, on a utilisé 8 poutres préalablement cintrées, portant le nom de poutres préflex. Pour limiter la hauteur de construction, les poutres ont été posées sur des cantilevers. Ces derniers ont été installés sur les têtes de piliers élargies de sorte que la longueur des poutres était inférieure à la travée. Cela a permis de réduire la hauteur des poutres, une solution fréquemment utilisée par le passé. Au niveau de tous ces cantilevers, un mouvement léger était permis et des joints de tablier étaient aménagés. Toutefois, les nombreux joints occasionnent des dommages aux becs cantilever et aux têtes de piliers.

En raison de la lourde armature présente dans les cantilevers et têtes de colonnes compacts, mais fortement contraints, il n’a pas été possible de mettre en œuvre un joint ancré traditionnel. A cause de la mauvaise exécution des joints du tablier et d’une construction perméable du revêtement de la voie piétonne, l’eau et le sel de déneigement se sont infiltrés au fil des années via les cantilevers, ce qui a occasionné une importante corrosion de l’armature imputable aux chlorures. Il n’a pas été facile de trouver une solution à ce problème étant donné la construction du viaduc.

DÉVIATION

En 2003, la décision fut par conséquent prise de démolir et de remplacer le viaduc. Celui-ci se situe sur une route régionale très fréquentée. Toutefois, l’échangeur de Lummen devait également être pris en charge avant de pouvoir y envoyer le trafic supplémentaire d’une déviation. Il a donc été décidé de ne pas procéder immédiatement au remplacement. Le problème a été résolu temporairement par des constructions sous les cantilevers les plus gravement atteints de manière à sécuriser le viaduc. Les travaux de remplacement du viaduc ont finalement débuté en février 2016. Le cahier des charges de ces travaux et la conception du nouveau viaduc ont été réalisés par le bureau d’études Arcadis pour le compte de l’Agentschap Wegen en Verkeer (l’Agence flamande des routes et de la circulation), section Limbourg. Les travaux ont été supervisés et contrôlés par la section Expertise Béton et Acier du département flamand chargée de la mobilité et des travaux publics.

La conception et la construction comportent de nombreux défis. Le nouveau viaduc doit être construit au même endroit que l’ancien. En outre, il y a peu de place de part et d’autre du viaduc permettant de prendre des mesures temporaires en faveur d’un maintien du trafic total. En raison de ces restrictions, le remplacement du viaduc doit s’effectuer en 2 phases. Dans une première phase, le viaduc existant est scié longitudinalement. Cela permet de créer deux moitiés. La première moitié, en direction d’Hasselt, est démolie et sera remplacée par un nouveau viaduc. Pendant ce temps, 2 bandes de circulation peuvent être laissées ouvertes en direction d’Eindhoven. Pour limiter considérablement les nuisances pour le trafic, il est toutefois nécessaire de maintenir ouvertes 2 bandes de circulation dans la direction la plus fréquentée, à côté de l’itinéraire alternatif indiqué via l’autoroute (et l’échangeur de Lummen).

L’espace limité à côté du viaduc ne permet toutefois pas d’aménager un pont temporaire à côté des 2 bandes de circulation. C'est pour cette raison qu'un pont temporaire comprenant une bande de circulation a été installé à côté du viaduc. Avec les 2 autres bandes de circulation sur le viaduc, on dispose ainsi de 3 voies. Ainsi, par le biais d’un système « tidal flow », on dispose toujours de 2 bandes de circulation dans la direction la plus fréquentée. Un système « tidal flow » est un système

proposant plus ou moins de bandes de circulation en fonction du changement d’intensité du trafic dans les deux sens de circulation. Un tel système est unique en Flandre et semble bien fonctionner durant les travaux, limitant ainsi les nuisances en matière de trafic.

Au cours de la seconde phase, l’autre moitié du viaduc sera démolie et remplacée. Durant cette période, 3 bandes de circulation temporaires seront aménagées sur la moitié déjà reconstruite, en combinaison avec un système « tidal flow ».

L'ancien viaduc permettait également la circulation des piétons. Les voyageurs pouvaient passer d’un quai à l’autre, via 2 tours d’escaliers contre le viaduc. Ce passage n’est plus prévu sur le nouveau viaduc. C’est pour cela qu'Infrabel prévoit une passerelle piétonne au-dessus des voies. Celle-ci assurera la circulation entre les 2 quais aussi bien pendant les travaux que dans le futur.

AMIANTE

Au début de la démolition du tablier, on a constaté que sa base avait été formée par de minces plaques en fibrociment, qui avaient servi de panneaux de coffrage perdu durant la construction. Ces plaques n’étaient pas répertoriées dans les plans « as built » et n’avaient pas été remarquées lors de la préparation des travaux.

DEUX MOITIÉS

Le futur viaduc est composé de deux moitiés d’une largeur de 11,8 m. Les 8 travées varient donc de 17,06 à 26 m. En plus des 4 bandes de circulation, il comprend aussi 2 voies cyclables et piétonnes. Celles-ci pourront éventuellement être converties en bande de circulation pour les bus. Pour la structure portante, le choix s’est porté sur des poutres précontraintes préfabriquées. Cela a permis de limiter le délai d’exécution sur le terrain et de diminuer au maximum les interruptions du trafic ferroviaire. Au total, le pont comportera 196 poutres d’une longueur entre 16,09 et 25,2 m. La hauteur des poutres est de 80 cm. La hauteur de construction doit rester limitée à cause de l’espace disponible sous le viaduc et des possibilités limitées d’adaptation du profil longitudinal de la route au-dessus. Pour économiser la hauteur de construction, la construction du pont a été rendue hyperstatique en accouplant les poutres préfabriquées au-dessus des piliers. Cet accouplement s’effectue par armature passive.

Pour de telles constructions, pour lesquelles le système statique change durant la construction, il faut toujours tenir compte d’une redistribution des forces en raison du fluage dans le système. La combinaison de la faible hauteur de construction, la charge permanente supérieure (on a opté pour un revêtement plus épais par rapport à l’ancien viaduc), la forte charge nominale (en comparaison avec la conception de l’ancien viaduc) conformément aux normes et prescriptions de conception actuelles et la redistribution du fluage n’ont pas facilité la concrétisation d’une solution. L’influence du fluage devait en tout cas être limitée. Ceci a donné lieu à une disposition supplémentaire dans le cahier des charges pour le fabricant ; la poutre devait durcir au moins 3 jours avant de pouvoir appliquer la précontrainte.

Le nombre de joints de tablier a été spectaculairement limité. Un joint de tablier a été installé uniquement au niveau des 2 culées. Cela s’avère avantageux aussi bien pour l’entretien que pour la longévité et le confort (nuisances sonores) du viaduc. En raison de l’environnement urbain, on a opté pour la mise en oeuvre de joints de tablier avec des mesures de réduction du bruit.

L’arrêt Kiewit du train se trouve sous le viaduc. C’est un endroit fréquenté par beaucoup de personnes. Le caractère esthétique du viaduc joue un grand rôle dans cet environnement. Une attention supplémentaire a par conséquent été consacrée à la forme des piliers et au bord du tablier. La répartition du trafic sur la place sous le viaduc a donné lieu à une implantation très spécifique des piliers. L’ensemble sera terminé en janvier 2018.

Source : magazine Beton