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Maitre d’ouvrage

Ministère de l'EnvironnementDe l'Energie et de la Mer

Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Aquitaine - Limousin - Poitou - Charentes

Service Mobillité,transports et infrastructuresCité Administrative BP 9033 090 BORDEAUX CEDEXTéléphone : 05 56 24 84 03

Communes de Boulazac et Saint Laurent sur Manoire

Aménagement de la R.N.221Phase 2 : sections courantes

PROJET

13 – Aménagements hors emprises13.1 – Piste cyclable 13.1.1 – Notice OH 1

Maitre d’œuvre

Direction Interdépartementale des Routes Centre OuestAdresse postale Adresse géographiqueImmeuble le Pastel Bureau22 rue des Pénitents Blancs 15 place Jourdan87032 LIMOGES CEDEX 87000 LIMOGESTéléphone : 05 87 50 60 80 – Fax : 05 87 50 60 99 Téléphone: 05 87 50 60 80

BET Conception : OTCE Infra

N° : 13.1.1Indice : b

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Machine à écrire

Ministère de la Transition Écologique et Solidaire

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Direction régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement Nouvelle-Aquitaine

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Rectangle

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Zone de texte

B

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Machine à écrire

Commune de Boulazac Isle Manoire

2

Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie - DREAL Aquitaine

Mise à jour : 08/06/16

- 2 -

F 11 020 –Mars 2011

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Rectangle

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Rectangle

DREAL AQUITAINE - LIMOUSIN - POITOU - CHARENTES – RN 221 Phase 2

SOMMAIREI. Avant-propos....................................................................................................................3

II. Caractéristiques géométriques et dimensionnement de la passerelle..............................4

II.1. Préambule...................................................................................................................................................4

II.2. Caractéristiques de l’ouvrage......................................................................................................................5

II.3. Généralités - hypothèses............................................................................................................................6

II.4. Résultats de calcul....................................................................................................................................11

III. Dimensionnement de l’ouvrage de décharge..................................................................27

IV. Caractéristiques et incidences hydrauliques....................................................................28

IV.1. Contexte hydrographique.........................................................................................................................28

IV.2. Le Manoire – Hydrologie / Inondabilité....................................................................................................30

IV.3. Description générale des phénomènes hydrauliques mis en jeu.............................................................33

IV.4. Ecoulements en crue / Impact du projet – Incidences de la passerelle...................................................35

IV.5. Incidences liées à l’ouvrage de décharge.................................................................................................41

IV.6. Conclusion................................................................................................................................................41

V. Modalités de réalisation des travaux..............................................................................42

V.1. Etapes de réalisation.................................................................................................................................42

V.2. Mesures environnementales....................................................................................................................42

ANNEXE 1.......................................................................................................................................................................................... 44

CHARGES POUR LA PASSERELLE SOUS L’OH1..........................................................................................................44

RN 221 – Boulazac / Saint Laurent sur Manoire OTCE INFRA - Pièce 13.1.1 - 2/58


I. AVANT-PROPOS

Dans le cadre du réaménagement de la RN 221 entre Saint Laurent sur Manoire et Boulazac, les engagements de l’Etat comportent la création d’une piste cyclable sur environ 600 m permettant de relier legiratoire du Mémorial de Boulazac au parc de Lamoura (le reste du tracé de cette piste étant sous maîtrise d’ouvrage de la Communauté de Communes du Grand Périgueux).

Le tracé et la continuité de la piste cyclable nécessite la traversée de 3 ouvrages hydrauliques dont l’OH SNCF.

La présente notice à destination des services SNCF/RFF s’attache à traiter la description des ouvrages projetés aux abords de leurs ouvrages (remblai SNCF, OH SNCF). La voie SNCF est, dans cette zone, établie sur un remblai d’environ 8 m de hauteur.

Elle est complémentaire au dossier d’autorisation au titre de la Loi sur l’eau de la piste cyclable.

Les planches graphiques complétant la présente notice présente des vues en plan, coupes longitudinales et transversales du projet.


OH3

OH2

OH1

Périmètre de la présente étude


II. CARACTÉRISTIQUES GÉOMÉTRIQUES ET DIMENSIONNEMENT DE LA PASSERELLE

II.1. PRÉAMBULE

Le franchissement du Manoire au niveau du remblai SNCF est assuré au moyen de 2 ouvrages hydrauliques réalisés en maçonnerie de type mono-voûte plein cintre prolongée par des murs en aile de forme trapézoïdale également en maçonnerie.

La passerelle projetée dans l’OH1 a été conçue afin de limiter les incidences hydrauliques :

ossature métallique sur pilotis avec platelage bois selon principe suivant :

Largeur de 1,50 m (contre 2,50m retenu initialement).

Le parti pris du concepteur est une passerelle métallique reposant sur des micro-pieux sans aucun lien structurel avec l’ouvrage SNCF.

L’ouvrage proposé est décrit sur les planches graphiques jointes à la présente notice :

Vue en plan Coupes en travers et profil en long



Dans ce qui suit, l’étude de justification sera décomposée de la manière suivante :

1- Justification de la structure métallique de la passerelle :

a. Poutres porteuses : 2*IPE 500 (justification cf. chapitre II.4.1)

2- Justification des fondations (semelles + micropieux) :

a. Semelle : au nombre de 7, dimensions 150*50*50 (cm*cm*cm) (justification cf. chapitre II.4.3)

b. Micropieux : au nombre de 14, diamètre 150 mm, tubulaire rempli de béton, longueur 8,5m(justification cf. chapitre II.4.3)

II.2. CARACTÉRISTIQUES DE L’OUVRAGE

L’ouvrage est de type passerelle à six travées, L1 = 10.81 m, L2 = 10.38 m, L3 = 15.80 m, L4 = 12.95 m, L2 = 11.56m et L5 = 13.70 m.

On considère que les appuis sont de type pilotis (semelles fondées sur des fondations profondes de type micro-pieux ancrés dans le substratum calcaire). La structure métallique de la passerelle sera donc fixée à la semelle afin de transmettre les descentes de charge aux fondations.

Pour le calcul des sections des poutres, on choisira un modèle poutre sur deux appuis simples de la travée laplus longue (car la plus défavorable).

Sous l’OH1, la longueur maximale des travées entre 2 appuis est : LMAX = 15.80 m.


Micropieux

Semelles

Structure métallique


La passerelle a une largeur constante de 1.50m.

Selon une demande de la SNCF, la passerelle a été déplacée d’un mètre du piédroit. Une nouvelle étude hydraulique a été réalisée pour prendre en compte cet élément. Le dossier Loi sur l’eau fera l’objet d’un modificatif intégrant ces éléments.

II.3. GÉNÉRALITÉS - HYPOTHÈSES

II.3.1. Matériaux

II.3.1.1. Béton

Classe de résistance = 30/37

fck = 30 MPa : Résistance à la compression du béton ftk = 2 MPaK1 = 1.3c = 1.5αcc = 1ρ = 2.5 t.m-3

Ei = 33000 MPa : Module d’Young

Limite :

- Etats limites de service :En compression :

ELS Caractéristique : car = 0.6*fck = 18 MPa


Lmax


ELS Quasi-permanent : QP = 0.45*fck = 13.5 MPa

En traction :Béton tendu négligé : fcm = 0 MPaBéton tendu pris en compte : fcm = 0.3* fck

2/3 2.90 MPa

- Etats limites ultimes :Compression admissible :

fcd = αcc* fck/c

ELU fondamental : c = 1.5 fcd = 20 MPaELU accidentel : c = 1.2 fcd = 25 MPa

Déformations limites : c3 = 1.75%0 cu3 = 3.5%0

II.3.1.2. Aciers armatures



II.3.1.3. Aciers poutres



II.3.2. Sollicitations en phase de service

II.3.2.1. Charges permanentes

1- POIDS PROPRE DE LA STRUCTURE

Les effets du poids propre sont calculés en attribuant :

- Une masse volumique de l’acier de 78.5 kN/m3.

- Une masse volumique du béton armé de 25 kN/m3.

Note :

Pour les massifs (tête de micropieux) nous considérons les hypothèses géométriques suivantes :

- 1.50 x 0.50 x 0.50

2- SUPERSTRUCTURES

Les actions dues au poids propre des équipements fixes de toute nature sont prises en compte avec leur valeur caractéristique, maximale ou minimale. Le tableau suivant donne le détail des superstructures en place sur l’ouvrage :

Nota : le chargement obtenu, est appliqué par poutrelle (IPE 500), la charge totale par appui (massif tête de pieu ou culé) sera donc multiplié par 2.

3- CHARGES ACCIDENTELLES

Les effets de l’eau dans le cas d’une inondation prise égale à 1 T/m3.

II.3.2.2. Charges d’exploitation

1 CHARGES SUR PASSERELLES ET PISTE CYCLABLES

Conformément à la norme NF EN 1991-2, les actions en phase d’exploitation sont détaillées ci-dessous :

- Le modèle de charge à prendre en compte est constitué d’une charge répartie de 5 kN/m².

- Une force horizontale associée : 10% de l’effort vertical

- Une charge concentrée de 2 kN, appliquée à une surface d’impact de 0,20 m x 0,20 m, disposée de manière à obtenir les effets les plus défavorables.



NOTE :

- Les valeurs indiquées ci-dessus couvrent les charges liées aux inspections visuelles et aux travaux légers d’entretien courant.

- La valeur de 5 kN/m² est destinée à couvrir les effets d’une foule continue très dense.

- Sans prise en compte de d’un véhicule de service.

II.3.2.3. Combinaisons d’actions

1 ELS QUASI-PERMANENT

Ces combinaisons sont utilisées pour les effets à long terme et l’aspect de la structure. Leur forme générale est la suivante :

4- ELS FREQUENT

Ces combinaisons sont utilisées pour les états limites réversibles. Leur forme générale est la suivante :

5- ELS CARACTERISTIQUES

Ces combinaisons sont utilisées pour les états limites irréversibles. Leur forme générale est la suivante :

6- ELU FONDAMENTAL

La forme générale des combinaisons fondamentales est la suivante :

II.3.3. Méthodologie de vérification de l’ouvrage

Les appuis de chaque poutre seront modélisés par des appuis ponctuels.

Les descentes de charges verticales et horizontales en service provenant de la poutre seront directement issues de la modélisation.



POUTRE TRAVEE L3 = 15.80m

II.4. RÉSULTATS DE CALCUL

II.4.1. Justification de la passerelle métallique

II.4.1.1. Sollicitations

1 ELS CARACTERISTIQUE

F = 1 x (G + Gsuper ) + 1 x Q

F = 1 x ( 1 + 1.08 + 0.54 + 0.25 ) + 1x (5 x 1.50 + 2)/2

F = 7.62 kN/ml

7- ELU FONDAMENTAL

F = 1.35 x (G + Gsuper ) + 1.5 x Q

F = 11.00 kN/ml

8- ELU ACCIDENTEL (saturation eau)

F = 1 x (G + Gsuper ) + 1.6 x Q avec Q = (0.5 x 1.50 x10)/2 = 3.75 kN/ml

F = 8.87

KN/ml

On dimensionne à l’ELU Fondamental


APPUI 2

APPUI 1


9- FLEXION

Calcul du moment fléchissant MED

MED = FED x l² / 8 MED = 343.26 kN.m

Avec:

On suppose que la section est de classe 1 ;

Mc,RD ≥ MED Wpl = MED x M0 /fy

Wpl ≥ 966.93 cm3

On choisit un IPE avec Wpl ≥ 993.30 cm3

IPE 500 (Wpl = 2194 cm3 )

I.1.1. Justification de la solution

II.4.1.2. Vérification du poids propre

Avec l’IPE 500 on a :

Gpp = 90.7 x 10 = 0.91 KN/ml ok



II.4.1.3. Vérification de la section

On vérifie que les sections du profilé sont de classe 1.

a- Semelle :

c/t = 4.62 < 9 semelle de classe 1



b- Ame fléchie :

c/t = 41.8 < 72 semelle de classe 1

On a donc :

Semelle de classe 1

Ame de classe 1

Section de classe 1 ok



II.4.1.4. Vérification du cisaillement :

VED = Pl/2 = 86.90 kN

Calcul de VPl,Rd

Av = 60.35 cm²

VPl,Rd = 818.83 kN VED /VPl,Rd = 0.110 < 1 ok

II.4.1.5. Vérification de la flèche à l’ELS :

Limitation à l’EUROCODE (en référence à l'EN 1990 — Annexe A1.4) ;

tot = 1 + 2+ c

Avec :

1 : flèche due aux charges permanentes

2 : flèche due aux charges d’exploitation

c : flèche due à la contre-flèche



On a donc : max = 15.80/250 = 6.32 cm

Calcul de la flèche :

tot = 5/384 x (Pl4/EI) tot = 6.11 cm < max ok

Conclusion :

Chaque travée de la passerelle sera portée sur deux poutres IPE 500.

II.4.2. Justification des fondations

II.4.2.1. Hypothèses sur le sol de fondation

Caractéristiques géotechniques du sol de fondation :

Les hypothèses géotechniques prises en compte dans cette note de calcul sont issues des résultats de l’étude géotechnique CEREMA d’Octobre2015.

Nous avons retenus les hypothèses suivantes :

Pour une première approche, nous considérons le cas le plus défavorable,



On considère donc les caractéristiques des profondeurs suivantes :

- 4.50m pour la couche 1 (alluvions récentes et remblais indifférenciés)

- 1.20m pour la couche 2 (calcaire altéré)

- au-delà de 5.70m pour la couche 3 (substratum calcaire)

En application de l’EC8 :

- L’ouvrage sous OH1 est de catégorie I

- Sol de classe E

- Site en zone de sismicité 1

II.4.2.2. Vérification de la descente de charge

DESCENTE DE CHARGE :

Nous résumons dans le tableau suivant les descentes de charges obtenues sur l’appui le plus sollicité. Nous retenons donc les résultats obtenus pour l’appui P3 entre les travées L3 et L4:



Les descentes de charge obtenues sur l’ensemble des appuis seront détaillées dans l’annexe 1.

SOLLICITATION SUR LA FONDATION :

L’effort maximal à l’ELS en tête de micro-pieux est de :

P = G + Q

Nous retenons donc :

- Un effort vertical : V = 200.64 KN- Un effort horizontal selon X : H = 10.78 KN- Un effort horizontal selon Y : H = 10.78 KN

L’effort maximal à l’ELU en tête de micro-pieux est de :

P = 1.35 x G + 1.5 x Q

Nous retenons donc :

- Un effort vertical : V = 287.04 KN- Un effort horizontal selon X : H = 16.17 KN- Un effort horizontal selon Y : H = 16.17 KN

II.4.2.3. Dimensionnement des micro-pieux

CALCUL DE LA PORTANCE DES MICRO-PIEUX :

Le calcul de la portance des pieux sera effectué à partir des caractéristiques des essais pressiométriques fournies par l’étude géotechnique CERAMA d’octobre 2015.

Nous considérons des micro-pieux 150 et un ancrage de 2.80m dans le substratum calcaire (couche 3).

On aura donc :



Pour le calcul de la charge nominal admissible selon SETRA, on aura donc :

A l’ELS :

A l’ELU :

Dans notre cas (cas des micro-pieux) on a Qp = 0 (terme de pointe nul)

Calcul du frottement latéral :

Qs = 2 x x 0.150/2 x (0 + 1.20 x 135 + 2.80 x 200) = 340.20 KN

Portance :

QELS = (0 + 0.7 x 340.20) / 1.1 QELS = 216.49 KN ok ( QELS > V = 200.64/2)

QELU = (0 + 340.20) / 1.32 QELU = 257.72 KN ok (QELU > VED = 287.04/2)

Calcul de la résistance à la compression du béton d’un micro-pieux :

On a :

Avec : K1 = 1.3 K2=1.05fcj = fclim = 30 MPa

D’où : fc* = 21.98 MPa

Les contraintes admissibles en compression du béton eux ELS et ELU sont alors définies de la manière suivante :

(0.8 Pour les sections circulaires)



On a donc :

qELS = 6.59 MPa

qELU = 11.72 MPa

La charge admissible du pieu :

Fadm = 6590 x 3.14 x (0.150/2)² = 116.40 KN par micro-pieux.

II.4.2.4. Justifications des armatures des micro-pieux et semelles

Principe : Chaque mico-pieu est sollicité en tête par un effort horizontal et vertical (réaction d’appuis de la structure).

Ces réactions sont appliquées au micro-pieu modélisé lors de la détermination de leur raideur horizontale Rh.Les micro-pieux seront donc soumis à un effort normal, tranchant et moment fléchissant (N,T,M).Les armatures sont calculées de manière à reprendre ces sollicitations.

Calcul des raideurs horizontales du sol :

La valeur de kf est déterminé en fonction de de la géométrie du pieu, du module pressiométrique Em, et du coefficient de rhéologique du sol.

Ce coefficient correspond à des efforts de courte durée, et doit être divisé par 2 pour des sollicitations de longue durée.

Le coefficient rhéologique n’est pas fourni dans l’étude géotechnique CERAMA, nous posons par hypothèse :

Formation 01 (alluvions et remblais) : pas de frottement latéral

Formation 02 (calcaire altéré) : EM = 8.4 MPa = 1/3

Formation 03 (Substratum calcaire) : EM = 203 MPa = 2/3



On a donc :

Calcul des Sollicitations : Les sollicitations sont obtenues à partir du modèle robot suivant :



Les moments de flexion et efforts normaux obtenus sont :

My-ELS :

My-ELU :



Mz-ELS :

Mz-ELU :



N-ELS :

N-ELU :

Approche de détermination des armatures de flexion pour pieux :



Il convient de limiter la contrainte limite d’acier pour les différents états de service et ultime afin de limiter l’ouverture des fissures, ceci se résume comme suite :

- 300 MPa sous combinaison ELS caractéristique - 435 MPa sous combinaison ELU

Classe d’exposition :

- Nous retenons la classe pour fondations : XC1

Enrobage :

- Enrobage Cnom = 40mm, durée de vie de l’ouvrage 100ans

Nous considérons un enrobage de 50mm

Le pourcentage minimum d’armature de flexion selon l’EUROCODE 2 est :

Pour Ac < 0.5 m² As,min = 0.5% x Spieu

As,min = 1.00 cm²

Armatures de flexion :

Flexion déviée composée

ELS ELU

My (KN.m) 12.53 18.75

Mz (KN.m) 22.91 34.36

N (KN) 117.83 171.46

AS = 18.80 cm²

Les pieux seront armés sur toute leur hauteur.

Pour les aciers longitudinaux (flexion) nous proposons : un micro-pieu tubulaire rempli de béton

Coupe sur micro-pieux ɸ150

Approche de détermination des armatures de flexion pour culée :


Béton C30/37

Tube métallique section > 18.80cm²


Il convient de limiter la contrainte limite d’acier pour les différents états de service et ultime afin de limiter l’ouverture des fissures, ceci se résume comme suite :

- 300 MPa sous combinaison ELS caractéristique - 435 MPa sous combinaison ELU

Classe d’exposition :

- Nous retenons la classe pour fondations : XC1

Enrobage :

- Enrobage Cnom = 40mm, durée de vie de l’ouvrage 100ans

Nous considérons un enrobage de 50mm

Rappel géométrie de la culée : - Hauteur de la culée : H = 0.50m- Largeur de la culée : l = 0.50m

Le pourcentage minimum d’armature de flexion selon l’EUROCODE 2 est :

Asmin = max (0.26 x b x d x fctm/fyk ; 0.0013 x b x d)

As,min = 3.40 cm²

Armatures de flexion :

Flexion composée

ELS ELU

My (KN.m) 12.53 18.75

Mz (KN.m) 2.29 3.44

N (KN) 10.78 16.17

AS = 2.70 cm²

Les culées seront armées dans le sens longitudinale et transversale avec les sections mini (A s,min).



III. CARACTÉRISTIQUES ET INCIDENCES HYDRAULIQUES

III.1. CONTEXTE HYDROGRAPHIQUE

En amont immédiat de l’ouvrage SNCF, une dérivation du Manoire est réalisée pour alimenter un ancien moulin. Cette dérivation s’effectue par un seuil constitué de 3 vannes de réglage.

Ce seuil met en charge le Manoire pour alimenter la dérivation.

Les 2 ouvrages hydrauliques concernés par le projet présentent les caractéristiques suivantes :

Ouvrage Franchissement Type d’ouvrage Largeur HauteurOH 1 Voie SNCF Voute bâtie 5 m 5,7 mOH 1’ Voie SNCF Voute bâtie 3 m 2,8 m


OH1OH1’

Seuil

Canal de dérivation


OH 1

OH 1’



III.2. LE MANOIRE – HYDROLOGIE / INONDABILITÉ

Ces données sont extraites du dossier Loi sur l’eau de l’opération.

III.2.1. Débits de référence

Les données et études antérieures recueillies sur le secteur d’étude sont les suivantes :

Données Banque Hydro – Station DIREN du Branchier exploitée de 1970 à 2005 (code hydro :P7034010, située à environ 2,5 km en amont de la zone d’étude, bassin versant 198 km²)

Etude d’Impact RN221 / Dossier DUP Etudes ASF sur A89 pour ouvrages de franchissement Etude SOGREAH (octobre 2005) sur ZA de St Laurent de Manoire : modélisation de la zone

inondable PPRI de Boulazac sur Le Manoire (approuvé le 6 avril 2012) – Rapport de présentation

Les données hydrologiques relatives au Manoire sont disponibles à la station de Saint Laurent sur Manoire (code hydro : P7034010, située à environ 2,5 km du pont de la voie ferrée à Boulazac) sur la période 1967 – 2005, sont les suivantes :

superficie du bassin versant : 198 km² module annuel : 0,74 m³/s débit moyen mensuel minimum quinquennal (QMNA5) : 0,12 m³/s débit de crue décennale : 7,3 m³/s

Cependant, selon le PPRi du Manoire, ces débits paraissent très faibles en comparaison avec ceux des ruisseaux alentours.



On peut noter les points suivants à la lecture de ces différentes sources : station hydro Branchier / ZA St Laurent. Le rapport SOGREAH (ZA Saint Laurent, octobre 2005) met

en avant que la loi hauteur/débit sur cette station était difficile à extrapoler au-delà des valeurs dejaugeages effectués (maximum 3,5 m³/s) en raison du noyage progressif sur seuil en aval, de la miseen charge du pont et de la submersion de la route faisant office d’ouvrage de décharge.

le bassin versant du Manoire est principalement occupé par les calcaires des coteaux du Périgordblanc. La forte perméabilité de ces formations limite le ruissellement et le réseau hydrographiquede surface à deux ruisseaux permanent (le Manoire et son affluent le ruisseau de St-Geyrac).

PPRi Boulazac. Les études du PPRi ont jugées extrêmement basses les valeurs de la stationBranchier sans référence au faciès calcaire précédemment cité. Les valeurs retenues dans le PPRIsont issues de la confrontation de plusieurs méthodes dont Crupédix et ajustement par courbe detendance sur débits spécifiques de 6 autres bassins versants du secteur compris entre 40 et 318km².

Le tableau ci-dessous présente les débits exprimés en m³/s :

Q2 Q5 Q10 Q20 Q100Banque Hydro – Station Branchier 4,6 6,8 8,2 9,6 -Etude d’Impact 24 38Etudes ASF (avril 200) 11 19 25 30 40Etudes Sogreah ZA St Laurent - - 10 - 20PPRI - - 41 - 82

Les divergences des études antérieures sur l’hydrologie de ce cours d’eau sont surprenantes de par leur ampleur : rapport de 1 à 4. Les débits retenus dans le cadre du PPRI peuvent paraitre élevés au regard du faciès calcaire du bassin versant. Cependant compte tenu de la valeur règlementaire du PPRI nous avons considéré ces valeurs de débits.

Les débits de crue retenus sont les suivants :

débit de crue décennale : 41 m³/s débit de crue centennale : 82 m³/s



III.2.2. Inondabilité

Le PPRi du Manoire à Boulazac met en avant les zones inondables suivantes :

Cette zone comprend :

les champs d’expansion des crues, quelle que soit la hauteur d’eau et les vitesses, qui sont des zonesnaturelles non ou peu urbanisées et où la crue peut stocker des volumes d’eau importants,

dans les secteurs urbanisés et pour des raisons d’intensité du risque, tout le territoire se situantsous une hauteur d’eau, pour la crue de référence, supérieure à 1m et/ou des vitesses supérieures à0,5m/s.

Le règlement de cette zone a pour objectif d’interdire strictement toutes constructions neuves et de permettre toutefois le fonctionnement normal des activités ou utilisations du sol existantes.



III.3. DESCRIPTION GÉNÉRALE DES PHÉNOMÈNES HYDRAULIQUES MIS EN JEU

Comme explicité dans la bibliographie d’hydraulique générale (dont notamment « Hydraulique des ouvragesde franchissement de vallée fluviale », G. Nicollet 1982) :

Les phénomènes de remous qui occurrent au travers d’une obstruction constituée par un ouvrage et ses culées en remblai dans le lit d’un ruisseau sont les suivantes (pour le cas simple d’une obstruction dans le lit mineur) :

- en vue en plan, les lignes de courant sont peu altérées dans les parties centrales du champ d’écoulement alors qu’à proximité des rives elles se décollent pour converger vers la contraction. La zone comprise entre les points de séparation et la contraction est le siège de turbulences.

- en profil en long :o l’écoulement connait d’abord un exhaussement en amont de l’ouvrage jusqu’à un

exhaussement maximum (section 1 ci-dessous)o puis la surface libre descend, jusqu’à dans certains cas un ressaut hydraulique, dans

l’ouvrage pour atteindre son point le plus bas par rapport à la ligne de hauteur normale (section 3 ci-dessous). C’est dans cette section 3 que les vitesses passent par maximum.



Dans notre cas le problème est plus complexe dans le mesure où :- le bras principal de lit mineur est un canal de mise en charge pour alimentation de dérivation

- le champ majeur est relativement large sur la plaine de Lamoura et « vient butter » sur le remblai SNCF avec un biais

- les ouvrages au travers du remblai sont multiples :o ouvrage OH1 principal sur lit mineur o ouvrage OH1’ sur le canal de dérivation

La bibliographie précédente rappelle que :

La vue en plan suivante indique, à titre informatif, l’évolution des lignes de courant au franchissement du point singulier étudié.



III.4. ECOULEMENTS EN CRUE / IMPACT DU PROJET – INCIDENCES DE LA PASSERELLE

Comme explicité au III.3., les phénomènes hydrauliques mis en jeu pouvant avoir une incidence sur le remblai et les ouvrages SNCF sont les suivants :

1 : exhaussement de la ligne d’eau en amont de l’ouvrage 2 : vitesses maximales en aval de l’ouvrage 3 : turbulences aux convergences des lignes de courant.

On peut également y ajouter l’incidence du risque d’affouillement des piles de la passerelle.

Ces 4 points sont développés dans les chapitres suivants.

III.4.1. Exhaussement amont

L’étude hydraulique réalisée (EGIS , juillet 2015) a calculé l’exhaussement au niveau de l’ouvrage OH1 par la méthode de BRADLEY.

Le projet prévoyait à l’origine des passerelles de 2,5 m de largeur, ce qui correspond à la largeur de la section courante de la piste. Cependant, au vu de l’impact de ce gabarit sur les hauteurs d’eau dans les ouvrages OH1 et OH3, il a été décidé de limiter cet impact en réduisant la largeur à 1,5 m dans ces ouvrages.Un fonctionnement par alternat sera alors mis en place.

L’impact évalué ci-dessous correspond aux deux projets, de manière à mettre en avant les bénéfices de ce choix.

Les résultats de la modélisation (EGIS Eau, juin 2015) sont les suivants :

Largeurpasserelle

Exhaussement étatactuel dû à l’OH

Exhaussement étatprojet maximal

Période de retourcorrespondante

Fréquence de submersionde la piste estimée

2,50 m 1,24 m 36 cm 10 ans 2,5 ans1,50 m 1,24 m 17 cm 10 ans Quelques jours par an

La mesure limitatrice d’impact retenue par le Maître d’ouvrage (i.e. la réduction de la largeur de la passerelle) permet de réduire l’exhaussement de la ligne d’eau de près de 20 cm. Cependant, ce n’est pas suffisant pour limiter les incidences à moins de 5 cm comme souhaité par la Police de l’eau.

La zone d’influence de l’ouvrage remonte jusqu’au pont du vieux bourg et inclut l’habitation existante à proximité de l’OH1.

Afin de supprimer les enjeux dans cette zone, le Maître d’ouvrage prévoit l’acquisition et la démolition de cette habitation.



III.4.2. Vitesses maximales

La problématique peut être assimilée à un cas d’hydraulique fluviale dit de « rétrécissement long » (l’ouvrage de traversée du remblai est un rétrécissement de la section d’écoulement du ruisseau). Dans ce cas, le comportement de la ligne d’eau est différent suivant la pente et le régime du cours d’eau :

Afin de définir le régime du cours d’eau (fluvial ou torrentiel) et déterminer l’évolution de la ligne d’eau dansl’ouvrage, les hauteurs critiques et normales doivent être définies.

Pour cela, il est nécessaire de tracer les courbes H = f(h) et H’ = f(h’).

Avec :

H = énergie spécifique en amont de l’ouvrage

h = hauteur d’eau en amont de l’ouvrage

H’ = énergie spécifique dans l’ouvrage

h’ = hauteur d’eau dans l’ouvrage

La relation définissant l’énergie spécifique en fonction de la hauteur d’eau est la suivante :

H=h+αQ2

2 gS2

Avec :

Q = débit centennal = 82 m³/s en amont de l’ouvrage ; 63 m³/s dans l’ouvrage avant et aprèstravaux (*)

S = section

α = coefficient de Coriolis = 1,30 pour les cours d’eau naturels et 1,15 pour les canaux réguliers

(*) : Ces débits ont été estimés en considérant les sections des ouvrages hydrauliques (OH1, OH1’) et en considérant que la distribution du débit dans ces ouvrages est proportionnelle aux sections de ces ouvrages.



0 1 2 3 4 5 60123456789

10

Etat actuel

HH'

h

H

0 1 2 3 4 5 60123456789

10

Etat projeté

HH'

h

H



Ainsi, les hauteurs et énergies spécifiques caractéristiques sont les suivantes :

Avant travaux Après travaux

Amont ouvrage

hn = hauteur normale 3,10 m 3,10 mHn = énergie spécifique normale 3,11 m 3,11 mhc = hauteur critique 1,00 m 1,00 mHc = énergie spécifique critique 1,26 m 1,26 m

Dans l’ouvrage

hn’ = hauteur normale 4,05 m 4,46 mHn’ = énergie spécifique normale 4,61 m 5,00 mhc’ = hauteur critique 2,60 m 3,00 mHc’ = énergie spécifique critique 3,97 m 4,28 m

Les hauteurs normales en amont de l’ouvrage ont été reprises de l’étude hydraulique d’EGIS Eau.

Le régime hydraulique en jeu dépend également de la pente du ruisseau, par comparaison avec la pente critique de l’écoulement.

Celle-ci est définie de la manière suivante :

I c=g Sc

LcK s2 Rc

4 /3

Avec :

Sc : section correspondante à la hauteur critique

Lc : largeur correspondante à la hauteur critique

Ks : coefficient de Strickler

Rc : rayon hydraulique correspondant à la hauteur critique

Ainsi, les pentes caractéristiques sont les suivantes :

Avant travaux Après travauxI 0,6 % 0,6 %Ic 1,5 % 1,5 %Ic’ 2,1 % 2,2 %

Sachant que Hn<Hc’ et I<Ic et Ic’, le régime est donc dit « régime fluvial dénoyé lent »:



Il existe donc un point dans l’écoulement où la hauteur d’eau est la plus faible et donc la vitesse la plus rapide (point 5). Ce point est situé en aval de l’ouvrage. Il se produit avec une hauteur d’eau de 68,6 cm avant travaux et 68 cm après travaux.

Les vitesses correspondant à ces hauteurs d’eau sont les suivantes :

Hauteur d’eau minimale Vitesse maximaleAvant travaux 68,6 cm 7,04 m/sAprès travaux 68,0 cm 7,37 m/s (+ 4,7 %)

L’augmentation de la vitesse en aval de l’ouvrage est donc de 4,7 %.

De plus, les risques d’affouillement sont réduits puisque le gradient des vitesses induit par les parois des ouvrages impliquera une forte vitesse au centre et en haut de l’ouvrage et non pas sur les parois :

Ainsi, la vitesse au fond serait égale à environ 4,4 m/. Cette vitesse importante nécessite la mise en place d’un tapis d’enrochement en aval de l’ouvrage afin de le protéger des affouillements.

III.4.3. Turbulences et mises en vitesse des lignes de courant aux convergences

En situation actuelle comme en situation future, l’écoulement convergera vers les ouvertures (OH1 et OH1’) avec des zones de turbulence en amont de celles-ci.



Les lignes d’écoulement sont représentées en vue en plan ci-dessous, avant et après travaux :

Les turbulences seront localisées en tête de zone de convergence. Elles n’impacteront donc pas le remblai SNCF.

III.4.4. Autres risques : affouillement des piles

L’affouillement maximal au niveau des piles peut être calculé de la manière suivante :

Pm=2D

Avec :

Pm = affouillement maximal

D = diamètre des piles = 15 cm

Ainsi, l’affouillement maximal est de 30 cm.

La conception des piles prévoit donc un caisson de fondation qui permet de réduire au tiers les risques d’affouillement.


OH1

OH1’


III.5. CONCLUSION ÉTUDES DE JUILLET 2015

La création de la passerelle provoquera un exhaussement de la ligne d’eau qui ne déstabilisera pas le remblai SNCF.

Les incidences du projet seront alors :

Limitées sur la ligne d’eau au vu des enjeux en présence et considérant la démolition de la seulehabitation située dans la zone ;

Limitées sur la zone inondable ; Limitées sur les vitesses dans l’ouvrage.

III.6 ÉTUDES DE JANVIER 2017 AVEC UNE NOUVELLE HYPOTHÈSE

EXTRAIT DU RAPPORT DE JANVIER 2017 :




michel.gardere

Machine à écrire

Scénario 1 (abandonné)

michel.gardere

Timbre

michel.gardere

Rectangle

michel.gardere

Machine à écrire

OH1

michel.gardere

Machine à écrire

OH2

michel.gardere

Machine à écrire

OH3

michel.gardere

Machine à écrire

Scénario 2 (retenu)



michel.gardere

Machine à écrire

Scénario 3 (abandonné)


IV. MODALITÉS DE RÉALISATION DES TRAVAUX

IV.1. ETAPES DE RÉALISATION

Les travaux nécessitent une mise en assec partielle du cours d’eau pendant 7 semaines. Lors de la consultation des entreprises pour la réalisation des travaux, il sera imposé que les travaux des trois OH soient réalisés en parallèle de manière à limiter les incidences sur le cours d’eau.

Ils seront réalisés de la manière suivante :

Semaine 1 : pêche de sauvegarde des espèces présentes dans le cours d’eau Semaine 2 :

o Assèchement de la portion du cours d’eau rive gauche par la mise en place de batardeauxo Pose de deux conduites Ø800 en rive gauche pour canaliser le débit du Manoireo Mise en place de batardeaux pour canaliser l’eau vers les Ø800 et assécher la partie en rive

droiteo Mise en place d’un géotextile en fond de lit et remplissage de 30 cm de GNT pour permettre

le passage des engins Semaine 3 : forage et coulage de micro-pieux Semaine 4 : coulage des massifs Semaine 5 : pose de piles sur ces massifs Semaine 6 :

o Mise en place des poutres, du platelage et des gardes-corpso Création du tapis d’enrochement de l’OH1

Semaine 8 : o Retrait du géotextile et de la GNTo Retrait des batardeaux rive droite et pose de batardeaux en rive gaucheo Retrait des deux conduites Ø800o Retrait des batardeaux

IV.2. MESURES ENVIRONNEMENTALES

Les travaux en cours d’eau seront réalisés en prenant toutes les précautions nécessaires afin d’éviter une pollution du ruisseau (voir dossier Loi sur l’eau). En particulier :

Un batardeau filtrant sera mis en place à l’aval du chantier afin de filtrer toute pollution Un géotextile sera mis en place en fond de cours d’eau asséché (sous la GNT) afin de pouvoir

évacuer toute pollution et dépôt de fines.



Incidence sur les crues

La mise en place de batardeaux réduira la largeur utile de l’OH1.

La hauteur des batardeaux a été calée dans le dossier Loi sur l’eau de manière à pouvoir garantir l’étanchéitédu chantier jusqu’à une crue d’une période de retour de 1 an. Le niveau de l’eau dans les ouvrages avec batardeaux a été calculé de manière simplifiée par la formule de Manning Strickler.

Les résultats sont les suivants :

Q1 = 13,5 m³/s Module = 1,42 m³/sSans batardeau :

NiveauHauteur d’eau

Avec batardeau :Niveau

Hauteur d’eau

Sans batardeau :Niveau

Hauteur d’eau

Avec batardeau :Niveau

Hauteur d’eau89,85

1,29 m90,91

2,35 m (+1,06)88,87

0,31 m89,15

0,59 m (+0,28)

Le batardeau présentera donc une hauteur de 2,40 m pour l’OH1.

Incidence sur la vie aquatique

Pendant la phase travaux, l’assèchement du cours d’eau provoquera l’assèchement de frayères potentielles. Comme indiqué dans le dossier Loi sur l’eau, les travaux seront donc réalisés hors période de frai, soit de la fin du printemps à début octobre. Ainsi, il n’y aura aucun impact sur de potentiels œufs et alevins.

Les espèces présentes dans la section asséchée seront capturées avant les travaux. Les autres espèces présentes pourront transiter par la portion de cours d’eau non asséchée. Il n’y aura alors aucun impact sur celles-ci.



ANNEXE 1

C H A R G E S P O U R L A PA S S E R E L L E S O U S L’O H1


ministère de l'environnement de l'energie et de la mer€¦ · maitre d’ouvrage...

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