trémies pour le doublement de la rn 202 ponts charles albert et...

Direction de l'Equipement Service maritime et hydraulique

BP 3 Nice Cedex

Trémies pour le doublement de la RN 202

Ponts Charles Albert et de la Manda (06)

ETUDE GEOTECHNIQUE

par D. CAIRON

Février 1990 R30 522 PAC 4S 90

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES Service Géologique Régional Provence - Alpes - Côte d'Azur

Domaine de Luminy - Route Léon-Lachamp - 1 3009 Marseille Tél.: 91.41.24.46 - Télex : B R G M 401 585 F

Agence Côte d'Azur - Sophia-Antipolis 06565 Valbonne Cedex - Tél.: 93.65.42.62

Direction de l'équipement - Service maritime et hydraulique Département des Alpes maritimes

BP. 3 06028 NICE Cedex

TREMIES POUR LE DOUBLEMENT DE LA RN 202

- PONT CHARLES ALBERT et DE LA MANDA -

(Alpes maritimes)

ETUDE GEOTECHNIQUE

par D . CAIRON

R 30522 PAC 4S 90 Marseille, Février 1990

R E S U M E

Le Bureau de recherches géologiques et minières, direction régionale Provence-Alpes-CÔte d'Azur (BRGM/PAC) a réalisé une reconnaissance de sols au droit des projets de trémies de passage sous les ponts Charles Albert et de la Manda, respectivement en rive gauche et droite du VAR.

Le résultat des sondages a permis de préciser la coupe géologique :

- remblais compacts correspondant à l'aménagement des berges : on les trouve sur environ 8 m de profondeur à proximité du pont Charles Albert et sur 4 à 8m vers le pont de la Manda, Ils sont constitués d'alluvions remaniées et d'argile,

- alluvions compactes constituées de galets et de sable jaunâtre.

D'après les mesures de niveau d'eau dans les sondages la nappe alluviale se situait lors de la reconnaissance :

- à la cote 115,4 NGF au pont Charles Albert ;

- de la cote 56 à la cote 57 NGF d'aval en amont du pont de la Manda,

Par ailleurs les historiques disponibles montrent :

- au niveau du Pont Charles Albert (P 37)

, niveau 115,2 NGF atteint en 1984, 1 fois (1 journée en moyenne) sur 8 ans d'observation.

- au niveau du pont de la Manda :

. niveau 57 NGF dépassé 7 jours en 9 ans après la réalisation du seuil 7 (cote maximale de 58,8 NGF).

En ce qui concerne la ligne d'eau du var, la cote des plus hautes eaux indiquée par la D . D . E . est :

- 121,17 NGF au pont Charles Albert (calcul sommaire BRGM donne 120,8 NGF)

- 63,6 NGF au pont de la Manda (calcul sommaire BRGM donne 64,5 NGF),

pour lesquels devra être dimensionnée la hauteur des voiles en béton de chaque trémie en respectant une revanche d'au moins 50 cm.

Les ouvrages pourront être fondés sur radier général .de lm d'épaisseur mobilisant les alluvions du VAR soigneusement décapées sur environ 0,5 m avec une contrainte admissible limitée à 0,5 MPa (5 bars).

Pour les parties en remblais on devra s'assurer d'une mise en oeuvre par couches de faible épaisseur soigneusement compactées. Les terrassements seront réalisés à l'abri de palp lanches qu'il conviendra de vibrofoncer, compte-tenu de la compacité des alluvions.

Les débits d'exhaure en phase travaux pourront être calculés sur la base d'une perméabilité :

K = 5 x 10~3 m/s au pont Charles Albert K = 10~3 m/s au pont de la Manda.

Toutefois les travaux devraient se réaliser dans la zone non saturée de l'aquifère (perméabilité plus faible).

On devra prévoir enfin la collecte et l'évacuation des eaux de ruissellement le long des trémies.

S O M M A I R E

1 - INTRODUCTION 1

2 - GENERALITES 1 2.1- Géologie 1 2.2 - Hydraulique - Hydrogéologie 1

3 - RESULTAT DES SONDAGES PRESS IOMETRIQUES 2 Pont Charles-Albert 2 Pont de la Manda 2

4 - SYNTHESE DES DONNEES HYDRAULIQUES ET HYDROGEOLOGIQUES 3 4.1 - Hydraulique 3 4.2 - Hydrogéologie 4

5 - ETUDE DE FONDATION 6

6 - CONCLUSIONS 7

LISTE DES ANNEXES

PONT CHARLES ALBERT

Implantation des sondages Coupes de sondages : SP5 à SP8 Coupe longitudinale Coupe en travers Fluctuations piézométriques au droit de P37

PONT DE LA MANDA Implantation des sondages Coupes de sondages : SP1 à SP4 Coupe longitudinale Coupe en travers Fluctuations piézométriques au droit de P38bis

1. INTRODUCTION

A la demande et pour le compte de la Direction départementale de l'équipement des Alpes maritimes, Service maritime et hydraulique, le Bureau de recherches géologiques et minières, direction Provence-Alpes-Côte d'Azur (BRGM/PAC) a réalisé au cours du mois de janvier 1990, une reconnaissance de sols pour le doublement de la RN 202 au droit des ponts existants, Charles Albert et de la Manda. Les ouvrages projetés sont des trémies de passage sous ces deux ponts.

Cette reconnaissance a consisté en la réalisation de sondages pressiométriques dont certains ont été équipés en piézomètres.

On trouvera en annexe de ce rapport le plan d'implantation, la coupe des sondages, le résultat des essais et des coupes longitudinales des ouvrages.

2. GENERALITES

La zone étudiée est située dans le lit du VAR en rive gauche pour le pont Charles Albert, et en rive droite au pont de la Manda. Elle couvre environ 150 à 200 m de part et d'autre de chaque pont.

2.1. Géologie

D'après les différentes études de sols réalisées dans les secteurs, le sous-sol est composé des terrains suivants :

- remblai sur plusieurs mètres ;

- alluvions sabio-graveleuses compactes sur 20 m environ au droit du pont de la Manda et 50 m au droit du pont Charles Albert. Ces alluvions sont en général stratifiées mais on n'y connaît pas d'horizon argileux très épais et très continu.

2.2. Hydraulique - Hydrogéologie

Les alluvions présentent une perméabilité élevée (10_1 à 10-3 m/s) avec une certaine anisotropic liée à la stratification des éléments. Elles sont baignées par une nappe d'eau perenne et puissante qui fait l'objet de nombreuses exploitations.

Le niveau piézométrique de cette nappe se situe généralement plus bas que le niveau du Var. La mise en place de seuils a permis de rehausser temporairement le niveau de la nappe alluviale en amont des ouvrages. Cependant, au fil du temps, le colmatage du lit diminue les échanges rivière-nappe et l'on observe une baisse sensible du niveau de la nappe.

- 2 -

3. RESULTAT DES SONDAGES PRESSIOMETRIQDES

• PONT CHARLES ALBERT

Quatre sondages pressiométriques ont été réalisés le long du projet à partir de la rive gauche du VAR, à l'exception du sondage SP5 réalisé sur la berge.

Leur profondeur varie de 8 à 18 m à partir des cotes comprises entre 116,5 et 124 NGF.

• Coupe géologique

La coupe géologique des terrains traversés est la suivante :

- remblais constitués de blocs, de galets avec de l'argile et du limon, rencontrés au niveau de la berge ;

- alluvions compactes constituées de sable et galets.

Le niveau d'eau a été rencontré vers la cote 115,4 NGF .

Remblai

1 valeur

Alluvions

25 valeurs

E (Mpa)

24,3

de 10,6 à > 100,0

moyenne 43,4

Pf (MPa)

1,79

de 1,2 à > 2,0

PI (Mpa)

> 2

> 2

• PONT DE LA MANDA

Quatre sondages pressiométriques ont été réalisés le long du projet à partir de la rive droite du VAR à l'exception de SP2 qui a dû être implanté directement dans le lit du VAR. Leur profondeur varie de 11 à 16 m à partir des cotes 60 à 64 NGF.

• Coupe géologique

La coupe géologique des terrains traversés est la suivante :

- remblais compacts constitués de blocs et galets calcaires dans une matrice argileuse. Leur épaisseur varie de 4 à 7,5 m. Ils ont été rencontrés exclusivement sur les berges ;

- 3 -

- Alluvions compactes constituées de blocs et galets très serrés dans une matrice sableuse.

Le niveau d'eau a été rencontré vers la cote approximative 56-57 NGF.

• Essais pressiométriques

Les résultats sont récapitulés dans le tableau suivant :

Remblais

(3 valeurs)

Alluvions

(22 valeurs)

E (MPa)

de 30,5 à 115,0 moyenne : 60,4

de 10,9 à 71,7 moyenne 41,8

Pf (MPa)

> 2,0

de 1,48 à > 2,0

PI (MPa)

> 2,0

> 2,0

4. SYNTHESE DES DONNEES HYDRADLIQDES ET HYDROGEOLOGIQÜES

4.1. Hydraulique

Les données historiques disponibles sur le régime hydraulique du VAR ont été récapitulées dans le tableau suivant qui présente pour la fréquence de retour 10, 50 et 100 ans les débits journaliers et instantanés. Les hauteurs correspondantes du niveau d'eau du VAR ont été calculées à partir des courbes de tarage à l'ancienne station de jaugeage du Pont de la Manda dont on dispose, et de la formule du déversoir.

• Pont CHARLES ALBERT

Période de retour

Q journalier (m3/s)

Q instantané (m3/s)

Hauteur estimée du niveau d'eau correspondant au-dessus du seuil

(m)

Côte NGF des plus hautes eaux au droit du seuil 16

10 ans

600

750

1,7

119,2

50 ans

1300

1630

2,8

120,3

100 ans

1620

2040

3,3

120,8

_ 4 -

• Pont de la MANDA

L'estimation des débits au pont de la Manda (situé en aval du confluent Esteron-Var) a été faite à partir du ratio des bassins versants en amont et en aval de cette confluence.

Période de retour

Q journalier (m3/s)

Q instantané (m3/s)

Hauteur du niveau d'eau correspondant

(m)

Cote NGF des plus hautes eaux au dessus du seuil 7

10 ans

740

920

1,45

63,2

50 ans

1600

2000

2,45

64,2

100 ans

1970

2500

2,85

64,5

Remarque :

Des divergences apparaissent au droit du pont de la Manda entre les courbes de plus hautes eaux figurant sur les plans du projet et les cotes que nous avons calculées soit par la méthode du déversoir, soit par extrapolation de la courbe de tarage. Il faudra que la cote des P.H.E. indiquée sur le plan fourni par la D.D.E. soit confirmée sachant que notre méthode de calcul utilisée est sommaire.

4.2. Hydrogéologie

4.2.1. Fluctuations piézométriques de la nappe alluviale du Var (voir graphiques en annexe)

D'après les informations dont nous disposons dans le secteur, deux piézomètres existent à proximité des zones étudiées :

- P37 en rive gauche du Var (Pont Charles Albert);

- P34 bis en rive droite (Pont de la Manda).

• Pont CHARLES ALBERT (P37)

La courbe des fluctuations piézométriques pendant la période allant de la fin de l'année 1980 au début de l'année 1990 montre que l'amplitude saisonnière peut atteindre plus de 15 m (cote 115,5 NGF au mois de juin 84).

- 5 -

Depuis la mise en place du seuil 16 dans le courant de l'année 87, le niveau de la nappe a été rehaussé jusqu'à la cote 110 NGF avec des fluctuations d'environ 4 m.

Cependant, la fin de l'année 1989 a vu le niveau piézométrique décroître régulièrement (cote 102,5 NGF), vraisemblablement à la suite d'un colmatage du seuil et à la faible hydraulicité du Var.

Au cours de la période d'enregistrement la nappe n'a franchi la cote 115,2 NGF correspondant au niveau bas de l'ouvrage prévu qu'à un seul moment, au mois de juin 1984. Les mesures réalisées pendant la campagne de reeconnaissance donnent un niveau à la cote 115,4 NGF.

La mise en place du seuil 16 immédiatement en aval du pont Charles Albert laisse tout lieu de penser que cette cote ne devrait pas être atteinte fréquemment en raison du colmatage du seuil qui diminue sensiblement au fil du temps les réalimentations de la nappe par le Var.

• Pont de la MANDA (P 34 bis)

La courbe des fluctuations piézométriques en fonction du temps montre pour la période 1977-1989 les tendances générales suivantes :

- nappe stabilisée vers les cotes NGF 57,5 NGF pendant la période allant de 1978 à 1980 ;

- une décroissance jusqu'en 1988 ;

- un début de stabilisation à partir de la fin 88 vers la cote NGF 53,5.

Les fluctuations saisonnières sont de l'ordre de 1 à 2 m, avec des crues exceptionnelles de l'ordre de 3 m en automne 1979 et 1981.

Au cours de la période d'enregistrement, le niveau de la nappe a dépassé la cote 57 NGF, correspondant au niveau bas de l'ouvrage prévu, aux dates suivantes (avant la construction du seuil) :

DATES

2.04.81 26.09.81 27.09.81 28.09.81 29.09.81 30.09.81 1.10.81

COTES NGF

57 58,8 58,5 58,2 57,8 57,5 57,2

Lors de la campagne de reeconnaissance la nappe se situait vers la cote NGF 56-57. Dans deux sondages (P7 et P8) le niveau mesuré est de l'ordre de 59,5 m NGF ce qui semble non cohérent avec les autres niveaux (erreur possible de nivellement de ces deux ouvrages ?).

- 6 -

Compte-tenu du colmatage progressif du seuil 7 limitant les interactions entre la rivière et la nappe et induisant une baisse du niveau piézométrique, il paraît peu probable que la nappe n'atteigne la cote 57-58 NGF sur une durée supérieure à la journée.

4.2.2, Caractéristiques hydrodynamiques de 1'aquifère

Le forage d'eau et les essais de pompage initialement prévus dans le cadre de la campagne de reconnaissance n'ont pas pu être réalisés en raison d'une baisse sensible et brutale de la nappe au cours du mois de janvier. Ces essais étaient destinés à tester les caractéristiques hydrodynamiques de la tranche aquifère supérieure au droit du Pont Charles Albert.

Les contraintes et les délais de réalisation de l'étude n'ont pas permis de les différer à la prochaine crue.

Dans ces conditions, on utilisera les caractéristiques issues des études réalisées dans les secteurs étudiés :

- la perméabilité K = 5 x 10-3 m/s au pont Charles Albert ;

- la perméabilité K = 1 x 10~3 m/s au pont de la Manda.

Cependant, il paraît bon de rappeler que 1'aquifère constitué des alluvions du Var présente une anisotropic liée à la stratification des dépôts qui peut localement influencer dans de fortes proportions la perméabilité.

5. ETDDE DE FONDATION

5.1. Projet

D'après les renseignements dont nous disposons le projet consiste en deux trémies de passage sous les ponts Charles Albert et de la Manda, longues d'environ 300 m et situées dans le lit du Var (niveau de la chaussée sensiblement à la même cote que celui-ci) respectivement en rive gauche et droite.

Si des modifications survenaient dans l'implantation, la conception ou l'importance des constructions par rapport à ces données, celles-ci devraient être portées à la connaissance du BRGM, afin que ce dernier puisse adapter les prescriptions et conclusions de ce rapport.

- 7 -

5.2. Taux de travail admissible

Il est donné par la formule :

qad = K (pie - po) + qo + 90 = 1,6 - 0,03 + 0,06 = 0,58 MPa 3 3

qad : contrainte admissible (MPa ou bars)

qo : pression verticale des terres au niveau de la fondation au moment de la réalisation de l'essai (MPa ou bars) = 0,06 MPa à 3 m de profondeur

po : pression horizontale des terres (MPa ou bars) = 0,03 MPa à 3 m de profondeur

pie : pression limite équivalente tenant compte de la distribution des pressions limites à différents niveaux (MPa ou bars)

K : coefficient de portance des sols, dépendant de la forme de la fondation, de son encastrement, de la nature et de la compacité du terrain (= 1).

La contrainte admissible sera limitée à 0,5 MPa (5 bars).

6. CONCLUSIONS

Le résultat des sondages a permis de préciser la coupe géologique :

- remblais compacts correspondant à l'aménagement des berges : on les trouve sur environ 8 m de profondeur à proximité du pont Charles Albert et sur 4 à 8 m vers le pont de la Manda. Ils sont constitués d'alluvions remaniées et d'argile,

- alluvions compactes constituées de galets et de sable jaunâtre.

D'après les mesures de niveau d'eau dans les sondages la nappe alluviale se situait lors de la reconnaissance :

- à la cote 115,4 NGF au pont Charles Albert - de la cote 56 à la cote 57 NGF d'aval en amont du pont de la Manda.

Par ailleurs les historiques disponibles montrent :

- au niveau du Pont Charles Albert (P 37)

. niveau 115,2 NGF atteint en 1984, 1 fois (1 journée en moyenne) sur 8 ans d'observation.

- 8 -

- au niveau du pont de la Manda :

. niveau 57 NGF dépassé 7 jours en 9 ans après la réalisation du seuil 7 (cote maximale de 58,8 NGF).

Ces deux secteurs accusent par le jeu d'effets induits à la réalisation des seuils, des baisses régulières de niveau.

Les cotes projets des chaussées sont respectivement :

- au niveau du pont Charles Albert de 118,1 NGF ;

- au niveau du pont de la Manda de 60 NGF.

Historiquement, l'écart observé entre la cote projet de la chaussée et le niveau des plus hautes eaux souterraines est de (cote chaussée -cote plus hautes eaux) :

- au pont Charles Albert de + 2,7 m ; - au pont de la Manda de + 1,2 m.

Compte tenu de la durée d'observation,la période de retour est constatée à 10 ans.

On peut raisonnablement penser que les niveaux observés ne sont pas loin de leurs maxima.

En conséquence les risques de sous pression sur le radier de la chaussée sont faibles.

Un dimensionnement maximum de 1,5 m du radier de la chaussée autoriserait une sous pression de l'ordre de 3 m, soit une cote de :

- 119,6 NGF au pont Charles Albert (soit 4,2 m de plus que ce qui a été observé);

- 61,5 NGF au pont de la Manda (soit 2,7 m de plus que ce qui a été observé).

Ce dimensionnement représente une marge de sécurité confortable, il peut être ramené à 1 m de radier.

En ce qui concerne la ligne d'eau du var, la cote des plus hautes eaux indiquée par la D.D.E. est :

- 121,17 NGF au pont Charles Albert (calcul sommaire BRGM donne 120,8 NGF)

- 63,6 NGF au pont de la Manda (calcul sommaire BRGM donne 64,5 NGF),

pour lesquels devra être dimensionnée la hauteur des voiles en béton de chaque trémie en respectant une revanche d'au moins 50 cm.

Les ouvrages pourront être fondés sur radier général mobilisant les alluvions du VAR soigneusement décapées sur environ 0,5 m avec une contrainte admissible limitée à 0,5 MPa (5 bars).

Pour les parties en remblais on devra s'assurer d'une mise en oeuvre par couches de faible épaisseur soigneusement compactées. Les terrassements seront réalisés à l'abri de palplanches qu'il conviendra de vibrofoncer, compte-tenu de la compacité des alluvions.

Les débits d'exhaure en phase travaux pourront être calculés sur la base d'une perméabilité :

K = 5 x 10"3 m/s au pont Charles Albert K = 10-3 m/s au pont de la Manda.

Toutefois les travaux devraient se réaliser dans la zone non saturée de l'aquifère (perméabilité plus faible).

On devra prévoir enfin la collecte et l'évacuation des eaux de ruissellement le long des trémies.


BP 3 Nice Cedex



ETUDE GEOTECHNIQUE

Pont Charles Albert



Domaine de Luminy - Route leon-Lachamp - 1 3009 Marseille Tél.: 914Î .24.46 - Télex : B R G M 401 585 F


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PONT CHARLES ALBERT

Implantation des sondages

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Service géologique régional

Provence-Alpes-Côte d'Azur

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Designation du sondage: 1 .001

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ETUDE G E O T E C H N I Q U E

Pont Charles Albert

Coupe longitudinale

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Domaine de Lummy Route Léon Laohamp 13009 Marseille

Tel 9 1 4 1 7 4 46 Telex B R G M 401 58b F

Agence Côte d'Azur Sophia Anlipolis 06bbb Valhonne Cedex lel 9 3 6 5 4 2 6 2

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Direction de {'Equipement Service maritime et hydraulique

BP 3 Nice Cedex



RIVE GAUCHE

Passage de la R.N. 202 sous le pont CHARLES ALBERT

PROFIL EN TRAVERS TYPE

VERS RIVE DROITE

ETUDE G E O T E C H N I Q U E

Pont Charles Albert

Profil en travers


BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIERES Service Géologique Régional Provence - Alpes - Côte d'Azur

Domaine de Lummy Route Léon Lachamp 1 3009 Marseille Tel 914124 46 Télex BRGM 401585 F

Agence Cote d'Azur Sophia Antipolis 06565 Valbonne Cedex Tel 93 65 42 62

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BP 3 Nice Cedex



ETUDE GEOTECHNIQUE

Pont de la Manda



Domaine de Luminy - Route Léon-Lachamp - 13009 Marseille Tél.: 91.41.24.46 - Télex : B R G M 401 585 F


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PONT DE LA MANDA

Implantation des sondages

échelle 1/1000

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S o n d a g e

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Maitre d oeuvre : -Entreprise : Commune ;

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Son d a ge

SP2 D e p a r tement

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Designation du sondage:

Maitre d oeuvre : -

Entreprise :

C o m m u n e :

Pont ¿e.h n.arwU X :

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C O U P E O E S O N 0 A G E

Son d a ge

SP3 D e p a rtement

06

Designation du sondage: . V o n t at. l?__TVS.ndâ.

Maître d œuvre

Entreprise :

Commune :

Sl,S Echelle: 1 / 1 Q 0

Début

Fin :


Prof.

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Log Description lithologique M o d u l e E ( M P a )

10 50 100 500

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B . R . G . M .


Provence -Alpes-Côte d'Azur

C O U P E DE S O N D A G E

Sondage

SP 4 D e p a r tement

06

Designation du sondage:

Maitre d œuvre: - -

Entreprise :

C o m m u n e •.

Pont ¿L k nanda

Qs Echelle 1 / 1 Q 0

Début

Fin •


Prof.

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AEP P34-34b POHT DE LA NANDA

SGR/PACA

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