7/21/2019 Auscultation Des Digues à Caisson Du Port Tanger Mediterranee II (Ehtp 2013) http://slidepdf.com/reader/full/auscultation-des-digues-a-caisson-du-port-tanger-mediterranee-ii-ehtp-2013 1/131 PROJET DE L’AUSCULTATION DES DIGUES À CAISSON DU PORT TANGER MEDITERRANEE IIMémoire du Travail de Fin d’Etude pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur d’Etat de l’EHTPPrésenté par : Omar ALAOUI [email protected]Dirigé par : Dr. Najib CHERFAOUI (Prof. EHTP) Expert Portuaire et Maritime, Ingénieur des Ponts et Chaussées Mr. Samir ELHADRI (BOUYGUES TP) Ingénieur Qualité Casablanca le 21 Juin 2013
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Auscultation Des Digues à Caisson Du Port Tanger Mediterranee II (Ehtp 2013)
Le présent rapport est le fruit d’une recherche scientifique et bibliographique sur plusieurs volets de la science et du génie civil. Le but étant la préparation des travaux de génie civil du projet de l’instrumentation des digues à caissons du nouveau port de Tanger Méditerranéenne II, cela ne peut être fait sans évoquer en premier lieu l’expérience de quelques chantiers qui ont opté pour l’instrumentation de leurs structures. En deuxième lieu, il convient de définir la géologie et le modèle géotechnique du site des digues à caissons à travers un travail de synthèse des essais et sondages réalisés. En effet, la géologie et la géotechnique du terrain naturel pour assise des caissons permettent de justifier le choix des instruments d’auscultation à mettre en place et préciser leurs spécifications techniques. En troisième lieu, il est indispensable de faire une description des ouvrages de génie civil concernés par ce projet d’auscultation. La structure des ouvrages permettra de définir la méthode de répartition des instruments, la conception de leurs protections pour en assurer la pérennité et les détails d’implantation. En quatrième lieu, une étude de déformation des sols de la structure pendant la pose des caissons et sur l’effet d’une sollicitation particulière a été effectuée dans le but de prévoir les déplacements des caissons et en particulier le caisson C21 posé à – 20mZh. Cette étude permettra de prouver qu’il est possible de trouver une corrélation entre les déplacements issus de la houle et qui sont mesurés par les instruments d’auscultation et le calcul du flux d’énergie appliqué sur les parois verticales des caissons. En effet, le port Tanger MED II pourra devenir un laboratoire à grandeur nature pour les études maritimes les plus poussées. En cinquième lieu vient la phase de la description détaillée du projet de l’auscultation des digues à caissons du nouveau port de Tanger MED II. Cette description est suivie de la présentation des détails des appareils choisis pour le compte de ce projet avec toutes les caractéristiques techniques, principes de fonctionnement et les risques qui peuvent les endommager ainsi que les solutions adoptées. En sixième et dernier lieu, nous avons présenté les étapes nécessaires au bon déroulement des travaux du projet auscultation et son Commissioning en se basant sur les contraintes liées aux travaux de génie civil d’avant projet, les contraintes de fabrication et les contraintes des délais nécessaires pour la mise en place de chaque appareil et les travaux de cheminement.
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7/21/2019 Auscultation Des Digues à Caisson Du Port Tanger Mediterranee II (Ehtp 2013)
Port Tanger MED II [PROJET DE L’AUSCULTATION DES DIGUESA CAISSONS DU PORT TANGER MED II]
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Résumé
Le présent rapport est le fruit d’une recherche scientifique et bibliographique sur plusieursvolets de la science et du génie civil.
Le but étant la préparation des travaux de génie civil du projet de l’instrumentation des
digues à caissons du nouveau port de Tanger Méditerranéenne II, cela ne peut être fait sans
évoquer en premier lieu l’expérience de quelques chantiers qui ont opté pour
l’instrumentation de leurs structures.
En deuxième lieu, il convient de définir la géologie et le modèle géotechnique du site des
digues à caissons à travers un travail de synthèse des essais et sondages réalisés. En effet, la
géologie et la géotechnique du terrain naturel pour assise des caissons permettent de
justifier le choix des instruments d’auscultation à mettre en place et préciser leurs
spécifications techniques.
En troisième lieu, il est indispensable de faire une description des ouvrages de génie civil
concernés par ce projet d’auscultation. La structure des ouvrages permettra de définir la
méthode de répartition des instruments, la conception de leurs protections pour en assurer
la pérennité et les détails d’implantation.
En quatrième lieu, une étude de déformation des sols de la structure pendant la pose descaissons et sur l’effet d’une sollicitation particulière a été effectuée dans le but de prévoir les
déplacements des caissons et en particulier le caisson C21 posé à – 20mZh.
Cette étude permettra de prouver qu’il est possible de trouver une corrélation entre les
déplacements issus de la houle et qui sont mesurés par les instruments d’auscultation et le
calcul du flux d’énergie appliqué sur les parois verticales des caissons. En effet, le port
Tanger MED II pourra devenir un laboratoire à grandeur nature pour les études maritimes les
plus poussées.
En cinquième lieu vient la phase de la description détaillée du projet de l’auscultation des
digues à caissons du nouveau port de Tanger MED II. Cette description est suivie de la
présentation des détails des appareils choisis pour le compte de ce projet avec toutes les
caractéristiques techniques, principes de fonctionnement et les risques qui peuvent les
endommager ainsi que les solutions adoptées.
En sixième et dernier lieu, nous avons présenté les étapes nécessaires au bon déroulement
des travaux du projet auscultation et son Commissioning en se basant sur les contraintes
liées aux travaux de génie civil d’avant projet, les contraintes de fabrication et les
contraintes des délais nécessaires pour la mise en place de chaque appareil et les travaux decheminement.
7/21/2019 Auscultation Des Digues à Caisson Du Port Tanger Mediterranee II (Ehtp 2013)
III.2.1.3 Sections type de la DPC ......................................................................... 23
III.2.1.4 Définition du modèle géotechnique ...................................................... 24 III.2.2 Stratigraphie de la DPC entre les caissons C2 à C4........................................................ 26
III.2.2.1 Définition du modèle géotechnique : .................................................... 26 III.2.3 Stratigraphie de la digue secondaire à caissons ............................................................ 27
V.5.3 Risque de destruction mécanique .................................................................................... 64
V.6 Travaux de génie civil et problème rencontrés ..................................................... 68
V.6.1 Tube pour pendule inversé C03 ........................................................................................ 68
V.6.2 Tube pour pendule inversé C46 ........................................................................................ 72
VI. GESTION DE PROJET .............................................................................................. 73
VI.1 Préparation des travaux ........................................................................................ 73
VI.2 Exécution des travaux ........................................................................................... 74
VI.3 Commissioning du projet ...................................................................................... 74
VI.4 Planning principe du projet ................................................................................... 74 Conclusion ................................................................................................................................ 77
[PROJET DE L’AUSCULTATION DES DIGUESA CAISSONS DU PORT TANGER MED II]
Port Tanger MED II
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Liste des figuresFigure 1 - Vue en plan des ouvrages de protection du port Tanger MED II ______________________________ 13
Figure 2 - Vue globale d'un caisson _____________________________________________________________ 14
Figure 3 - Vue en plan d'un caisson - Vue coté MED ________________________________________________ 14 Figure 4 - Système de mise à l'eau du chantier Nouveau Port de Tanger MED II _________________________ 15
Figure 5 - Points de référence pour l'étude des houles extrêmes du Projet TM2 _________________________ 16
Figure 6 - Répartitions des sections instrumentées du Port de Barcelone _______________________________ 17
Figure 7 - Exemple d'une section instrumentée ___________________________________________________ 18
Figure 8 - Différents type d'instrument du bassin Matagorda ________________________________________ 20
Figure 9 - vue en plan de la DPC _______________________________________________________________ 23
Figure 10 - section 1-1 - digue principale à caissons _______________________________________________ 23
Figure 11 - section 2-2 - digue principale à caissons _______________________________________________ 23
Figure 12 - section 3-3 - digue principale à caissons _______________________________________________ 24
Figure 13 - section 4-4 - digue principale à caissons _______________________________________________ 24
Figure 14 - Profil géotechnique type de la digue secondaire _________________________________________ 27
Figure 15: Vue en plan type d’un caisson ________________________________________________________ 31
Figure 16 : Exemple de clef de cisaillement ______________________________________________________ 32
Figure 17 - Loi de comportement du béton _______________________________________________________ 34
Figure 18 - Loi de comportement traction/compression ____________________________________________ 34
Figure 19 - Géométrie et Stratigraphie __________________________________________________________ 35
Figure 21 - Emplacement du nœud A ___________________________________________________________ 38
Figure 22 - Courbe de déplacement vertical du nœud A lors de la pose du caisson C21 et la contre digue _____ 39
Figure 23 –Courbe déplacement horizontal suivant l'axe coté port/coté mer du nœud A lors de la pose du
caisson C21 et la contre digue _________________________________________________________________ 39 Figure 24 - Dessin du maillage déformé après pose du caisson et contre digue (échelle de 100X) ___________ 40
Figure 25 -Contours des déplacements verticaux après pose du caisson et contre digue [m] _______________ 40
Figure 26 - Contours des déplacements horizontaux après pose du caisson et contre digue [m] ____________ 40
Figure 27 - Diagramme des moments fléchissant au niveau du radier du caisson C21 ____________________ 41
Figure 28 - Diagramme de l'effort normal au niveau du radier du caisson C21 __________________________ 41
Figure 29 - Diagramme de l'effort tranchant au niveau du radier du caisson C21 ________________________ 42
Figure 31 – Géométrie du modèle et chargement en crête de houle ___________________________________ 46
Figure 32 – Courbe de déplacement vertical du nœud A après application de la houle ____________________ 46
Figure 33 – Courbe de déplacement horizontal suivant l'axe coté port/coté mer du nœud A après application de
la houle ___________________________________________________________________________________ 46 Figure 34 - Répartition des instruments d'auscultation sur la DPC et système de câblage adopté ___________ 50
Figure 35 - Répartition des instruments d'auscultation sur la DSC et système de câblage adopté ___________ 51
Figure 36 - Système de repérage de la position du câble en tête des forages ____________________________ 53
Figure 37 - Profil type d'un forage pour pendule inversé à -20m ______________________________________ 54
Figure 38 - Historique des mesures des déplacements suivant l'axe Amont-Aval par 3 pendules inversés _____ 56
Figure 39 - Dessin 3D du Joint mètre F50/3D _____________________________________________________ 58
Figure 40 - Détails d'implantation des inclinomètres _______________________________________________ 64
Figure 41 - Détails d'implantation des centrales d'acquisition________________________________________ 65
Figure 42 - Détails d'implantation des inclinomètres: VUE A et VUE B _________________________________ 65
Figure 44 - Détails d'implantation des centrales d'acquisition : VUE A et VUE B _________________________ 66 Figure 43 - Détails d'implantation du pendule inversé ______________________________________________ 66
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Liste des tableauxTableau 1 - Différents houles extrêmes au point E ................................................................................................ 16
Tableau 2 - Essais d'identification dans les sables fins .......................................................................................... 25
Tableau 3 - Résultats des essais d'identification - sables fins - DPC ...................................................................... 25 Tableau 4 - Essais d'identification dans les marnes et grès .................................................................................. 25
Tableau 5 - Résultats des essais d'identification - marnes et grès - DPC............................................................... 25
Tableau 6 - Résultats des essais d'identification - Bancs Marneux du Paléo-Thalweg - DPC ............................... 26
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Figure 2 - Vue globale d'un caisson
Figure 3 - Vue en plan d'un caisson - Vue coté MED
Les caissons sont préfabriqués à terre puis en mer avant d’être échoués en position finale,
remblayés et fermés.
La zone de préfabrication des caissons comporte trois stations de préfabrication à terre.
Chaque station possède un fond de moule pour la réalisation des radiers de 80cmd’épaisseur puis des voiles verticaux de 9,20m de haut grâce à un coffrage glissant.
Après au moins 36 heures, durée nécessaire pour atteindre 20 Mpa à l’arase du premier levé
du voile, les caissons sont soulevés par des vérins et ripés vers des stations de maturation
nécessaire pour la mise en eau. Un minimum de résistance de 30 Mpa est nécessaire pour
l’opération de mise à l’eau.
Ensuite, avec leur coffrage glissant ils sont mis à l’eau et flottaison et remorqués vers des
quais provisoires dits de rehausse en mer.
Sur l’un des trois quais de rehausse, la suite du voile est coulée jusqu'à la cote finale.
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Les caissons sont constitués de 2770 m ³ de béton pour 600 t d’acier en moyenne. Lors de la mise à l’eau, le caisson pèse 3600 t équipé de son coffrage.
Les caissons sont mis à l’eau grâce à un système innovant. Le système est constitué d’un
pont roulant et d’une darse dont les parois sont réalisées en pieux sécants. Le pont roulantse déplace sur une structure en béton armé. Les poteaux et poutres sont enclavés sur lesfondations.
Figure 4 - Système de mise à l'eau du chantier Nouveau Port de Tanger MED II
Ce système permet ainsi de soulever un caisson grâce à 2×7 vérins de capacité totale de
4200 t. le caisson est ensuite translaté grâce au pont roulant qui se déplace sur la structure
en béton armé. Il se positionne après au-dessus de la darse. Ensuite le caisson est échoué sur
l’assise de la darse ou éventuellement en flottaison.
Pour être échoué, un ballastage est nécessaire et pour se remettre en flottaison un
déballastage succède.
Pour le dimensionnement du port Tanger MED II, plusieurs houles de projet ont été
considérées.
Les points de houle considérés se répartissent comme sur la figure suivante :
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Figure 5 - Points de référence pour l'étude des houles extrêmes du Projet TM2
L’entreprise SAIPEM a été chargée de cette étude qui a été réalisée à travers SOGREAH et
GLOBOCEAN.
Au point E par exemple, les données de la houle extrême pour une période de retour de 1an,10ans, 20ans, 50ans et 100ans sont présentées dans le tableau ci-dessous :
Période de
retour (ans)
Hs-mode- (m) Hs- intervalle de
confiance à 90%
Tp (s) Dirp (deg N)
1 3.7 3,6 – 3,8 10 - 17 285 – 305
10 5.1 4,8 – 5,4 13 -17 295 – 305
20 5.6 5,2 – 5,9 13 – 18 295 – 305
50 6.2 5,6 – 6,5 14 – 18 300 – 310
100 6.7 6,2 – 7,2 15 - 19 300 - 310
Tableau 1 - Différentes houles extrêmes au point E
L’ensemble des données définitives des houles en chaque point d'étude sont présentés en
annexe I .
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Le port de la zone franche de Cadix
Le port de la Cabezuela à Puerto Real
Le port de Santa Marià
Le port de Sherry
Il est classé parmi les premiers ports andalous grâce à la croissance qu’il connait et la
situation privilégiée dont il bénéficie.
Le bassin Matagorda se situe au Port Real dont le tirant d’eau en B.M.V.E est de 13 m.
Il est principalement dédié à la construction des navires civils et militaires.
II.2.2 Système d’auscultation du bassin de Matagorda
Les opérations de remplissage et d’écoulement de l’eau nécessite un contrôle minutieux afin
d’éviter l’endommagement des équipements dédiés à ces opérations et de la dalle du fond
de la cale.
Ainsi, les autorités portuaires ont prévu à un système intelligent de suivi de ces opérations
en temps réel.
Le système d’auscultation et suivi du bassin de Matagorda se compose de :
34 piézomètres à cordes vibrantes avec des kilomètres de câbles permettant lecontrôle du comportement de la dalle de fond de la cale durant les opérations de
remplissage et d’écoulement de l’eau.
1 Maréographe pour le suivi en temps réel du volume d’eau à l’intérieur de la cale.
Cela permet d’estimer les temps de pompage et de diminution de l’eau.
1 débitmètre par ultrasons est installé dans la tuyauterie principale de la chambre de
pompage de la cale pour contrôler le volume d’eau qui s’accumule.
Un système d’acquisition automatique des données en temps réel. Ce système
permet également l’enregistrement avec la possibilité de présenter la tendance à
travers les historiques.
Un programme de communication pour permettre d’opérer l’ordinateur principal du
système d’auscultation à travers un ordinateur portable de n’importe quel point d’un
réseau de fibre optique implanté dans les lieux du bassin.
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La bathymétrie du site montre que la profondeur du fond marin peut atteindre -34 mZH aubout du musoir.
III.2 Stratigraphie du site des digues à caissons
III.2.1 Stratigraphie de la DPC entre les caissons C5 à C96
L’emprise de la digue principale à caissons entre les caissons C5 à C96 est constituée d’une
épaisseur variable mais pas très importante de sédiments marins reposant sur un
substratum marno-gréseux.
Deux formations principales ont été identifiées en analysant les sondages carottés :
Formation 1 : Sables fin gris,
Formation 2 : Substratum marno-gréseux.
III.2.1.1 Formation 1
Cette formation constitue la couche de surface des sédiments située sur toute l’emprise de
la digue principale à caissons entre les caissons C5 à C96.
Ces sables fins gris comportent des fragments de coquilles dont la proportion diminue avec
la profondeur.
L’épaisseur de la couche varie de quelques décimètres à 2.8m. L’épaisseur moyenne est de
1.00m.
III.2.1.2 Formation 2
Cette formation constitue le substratum composé d’une alternance de bancs marneux et de
bancs gréseux.
Le substratum peut présenter des caractéristiques mécaniques plus faibles qu’attendues entête de couche sur une épaisseur pas très bien identifiable à partir des logs de sondages
(Entre 1.00 à 3.00m maxi).
Les marnes peuvent donc être retrouvées sous la forme d’argile marneuse raide comme le
témoignent les teneurs en carbonate mesurées à coté des caissons : 35, 58, 77.
Les bancs de marnes à partir des résultats des essais oedométriques sont surconsolidés :
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III.2.2 Stratigraphie de la DPC entre les caissons C2 à C4
Les travaux de reconnaissance géotechniques et géophysique offshore de la compagne de
reconnaissance 2010 P11/12 ont permis de confirmer sous l’emprise des 5 premierscaissons, la présence d’un paléo-thalweg rempli de sédiments marins et alluvionnaires sur
un substratum rocheux constitué de grès et de pélite appartenant à la nappe de flysch de
Béni Ider.
Le paléo-thalweg est orienté NW-SE et correspond à l’ancien lit de l’oued Ghlâla qui s’est
comblé de sédiments sur des épaisseurs allant jusqu’à 20m.
D’une manière générale, la lithostratigraphie dans la zone du paléo-thalweg comblé est la
suivante :
En surface, les sables fins gris (qc =5 à 10 Mpa) sont assez caractéristiques avec une
présence d’éléments de fragments de coquilles de 2m à 9m d’épaisseur. Il s’agit de
dépôts essentiellement marins.
Les terrains sous jacents sont des sables légèrement limoneux jaunâtres avec des
galets de grés jaunes et blocs de grès dont l’origine est très certainement le faciès
gréseux du flysch de la nappe de Béni Ider. Cette formation n’est pas présente
partout. Les résistances en pointe peuvent éminemment varier de 5 à 25Mpa dus à la
présence de galets et blocs.
A la base de ces sédiments, on rencontre des limons mous (qc=0.6 à 1 Mpa) dontl’épaisseur peut atteindre 6m à 8m. Cette couche n’est pas toujours présente dans
l’emprise de la digue à caisson.
L’ensemble de ces dépôts sédimentaires repose sur le substratum gréso-pélitique de la
nappe de Béni Ider à dominante rocheuse.
III.2.2.1 Définition du modèle géotechnique :
Les essais sur les échantillons prélevés au droit du talweg ont montré les mêmes valeurs de
densité humide, densité sèche ainsi que la teneur en eau naturelle. Hors, les marnes
présentes semblent moins plastique. On retiendra les paramètres géotechniques
suivants pour l’emprise sous les caissons 2, 3 et 4:
γh (kN/m³) γd (kN/m³) Wn (%) Ip
23 21 11 14
Tableau 6 - Résultats des essais d'identification - Bancs Marneux du Paléo-Thalweg - DPC
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III.2.3.4 Définition du modèle géotechnique :
Sur la base de plusieurs essais et sondages lors des compagnes géotechniques et
géophysique, les valeurs retenues pour notre étude sont les suivantes :
Min 19,9 16,9 5,7 30,1 17,4 9,17 39,5 15,5
Max 25,3 23,9 17,9 40 24,9 20 85,2 21,4
Moyenne 22 19,8 10,6 35,8 20,7 15,2 62,1 18,4
% > 80 µm % > 2 µm
Granulomètrue oar
talusage simplePoids volumique (kn/m³)
humide sec
Wn (%)
Limites d'atterberg
WL WP IP
Tableau 7 - Résultats des essais d'identification - Bancs Marneux
1 20 9,95 1.0E-5
2 22 11,95 n/a
Formation γsat (kN/m³) γ' (kN/m³)Perméabilité
verticale Kv (m/s)
Tableau 8 - Propriétés physiques et perméabilité
III.2.4 Caractéristiques des enrochements 1-500kg
Le remblai d’assise des caissons est constitué par des enrochements 1 -500kg clapés sous
l’eau sur une épaisseur de 1 à 15m selon le profil longitudinal des digues à caissons.
La hauteur de mise en œuvre des enrochements prend en compte les tassements dus à la
mise en place des caissons pour enfin ceux-ci soient à la cote finale du projet.
Ainsi, la hauteur du remblai en enrochement est augmentée.
Plusieurs paramètres agissent sur le comportement de ces enrochements. A titre d’exemple,la densité de mise en œuvre des matériaux notamment sous l’eau. Ce paramètre est un
facteur indicatif très important car il indique la résistance au cisaillement et la
compressibilité ainsi que la perméabilité. Cette densité dépend surtout de la granulométrie
et la forme des enrochements.
Les propriétés de l’enrochement se distinguent selon 3 types :
Propriétés intrinsèques : représentent les propriétés liées au gisement et de son
histoire géologique, elles sont liées aux caractéristiques de la matrice rocheuse, aux
plans de discontinuité et au degré d’altération.
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Propriétés induites par la production : représentent les propriétés liées à la manière
de tir à l’explosif, la sélection et la manipulation.
Propriétés induites par la construction : elles sont liées à l’épaisseur du remblai, la
porosité de l’enrochement en place et elles sont fortement influencées par les
conditions d’exécution.
Différents risques géotechniques sont liés au remblai d’enrochement constituant l’assise des
caissons. Ces risques se produisent sous l’effet du poids propre du remblai mais
principalement au poids du caisson qui induit une compression du remblai et du sous-sol.Il y a d’autre risque d’instabilité, qui ne sont pas le sujet de ce rapport, tels que :
L’érosion des particules fines par action hydraulique Liquéfaction statique ou dynamique
Rupture par manque de capacité portante.
Le tassement est principalement lié à un phénomène de densification. La valeur dutassement dépend de la densité initiale et de la qualité des matériaux.
Les caractéristiques du remblai d’assise sont présentées dans le tableau ci-dessous :
Sol [kN/m³] C [Kpa] Φ [°] E [Mpa]
Enrochement 22 5 45 100
Tableau 9 - Caractéristiques des enrochements 1-500kg
III.2.5 Caractéristiques des remblais
Plusieurs types de remblais sont utilisés. On les regroupe en 3 catégories comme suit :
Remblai d’assise 0-150mm et ballast 40-60mm ;
Enrochement de protection 1-2t, 2-5t et 0.5-1.5t ;
« Stérile ».
Leurs caractéristiques sont comme suit :
Sol [kN/m³] c [Kpa] Φ [°] E [Mpa]
Enrochement 22 5 45 100
Remblai 19 5 35 50
Stérile 18 - - 30
Tableau 10 - Caractéristiques des remblais
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Port Tanger MED II
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=
=
é é é
é é
é è é
é
Le caisson dans le modèle PLAXIS est modélisé par des poutres indéformables et encastrées
au niveau des parois et la dalle supérieure. La rigidité considérée pour le radier est celled’une poutre béton de 0.8m d’épaisseur. La base est modélisée en considérant une interface
proposée par le logiciel PLAXIS et en adoptant à 2/3 les caractéristiques sous le radier du
caisson et un comportement mécanique identique de type Mohr-Coulomb.
[kN/m³]
ν [-] E.A. [kN/m] E.I. [kN/m]
Paroi du caisson 0 0 10 1010 10 1010
Radier du caisson 0 0 8.8 106 4.9 105
Matériaux remplissage 19.5 0.3 - -
Tableau 14 - Caractéristiques mécanique du caisson C21
IV.3 Etude des déformations possibles par PLAXIS
Le modèle de comportement du sol est de type élasto-plastique selon le modèle de Mohr-
Coulomb.
Pour mieux modéliser l’opération, nous allons adapter le phasage de calcul suivant :
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Ce projet de port TM2 pourra constituer un laboratoire d’études maritimes de très haute
valeur ajoutée.
Compte tenu d’une tolérance de +/-5cm sur le nivellement de l’assise, les résultats de la
modélisation en élément finis 2D par le logiciel PLAXIS des mouvements du caisson C21 aunœud A mesurent un déplacement vertical maximal de l’ordre de 20 mm et un déplacementhorizontal maximal de 12mm vers le coté Espagne jusqu'à la phase 5 puis il subit undéplacement maximal de 20mm coté Maroc après la mise en place de la contre digue.
Figure 22 - Courbe de déplacement vertical du nœud A lors de la pose du caisson C21 et la contre digue
Figure 23 –Courbe déplacement horizontal suivant l'axe coté port/coté mer du nœud A lors de la pose ducaisson C21 et la contre digue
Le déplacement suivant l’axe longitudinal (axe de la digue à caisson), ne sera pas mesurer
dans cette étude 2D.
Pour récapituler, les déplacements maximum au nœud A :
0 50 100 150 200
-0,02
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
Etape de calcul
Déplacment vertic al [m]
Déplace...
Point A
0 50 100 150 200
-0,03
-0,02
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
Etapes de calcul
Déplacement horizontal axe Coté Port (+)/Coté Mer (-) [m]
Déplace...
Point A
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Le point de dimensionnement le plus proche du caisson C21 est le point 3. Ainsi, la houle de
dimensionnement est Hs= 6.6m et la période temporelle de la houle est entre 16s et 19s (cf.
Annexe 1).
On retient une valeur de 17s pour la période de l'onde. Ainsi :
Dans notre étude, nous allons supposer que le milieu d'évolution de la houle est une eau
intermédiaire. Montrons ce résultat.
La période et la profondeur d'onde étant connues, le calcul de la longueur d'onde en eauintermédiaire se fait grâce à l'équation implicite d'Airy :
La résolution de cette équation revient à trouver un point fixe.Posons
La recherche de la longueur d'onde se transforme en une recherche de zéro de la fonction f .Plusieurs algorithmes peuvent être utilisés dont la dichotomie comme algorithme trèssimple mais lent et la méthode de Newton.
On procède par la méthode de Newton :On considère
On trouve
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Figure 31 – Géométrie du modèle et chargement en crête de houle
En considère le même phasage que le paragraphe § IV.3 .On rajoute une phase chargementsous la crête de houle.On obtient les courbes de déplacements verticale et horizontal suivant :
Figure 32 – Courbe de déplacement vertical du nœud A après application de la houle
Figure 33 – Courbe de déplacement horizontal suivant l'axe coté port/coté mer du nœud A après applicationde la houle
0 50 100 150 200
-0,02
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
Etape de calcul
Déplacment vertic al [m]
Déplace...
Point A
0 50 100 150 200
-0,03
-0,02
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
Etapes de calcul
Déplacement horizontal axe Coté Port (+)/Coté Mer (-) [m]
Déplace...
Point A
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Les résultats obtenus au niveau du nœud A , qui représente la position prévu pour les
instruments du projet de l’auscultation, sont résumés dans le tableau suivant :
Déplacement vertical max
en A avec Houle [mm]
Déplacement horizontal
max en A avec Houle [mm]
17,0 22,0
Tableau 18 - Récapitulatif des déplacements maximum après chargement par la houle
Les résultats maximum des efforts tranchants, normaux et moments fléchissant :Moment Fléchissant max
[kN.m/m]
Effort Normal max [kN/m] Effort Tranchant max[kN/m]
1,67. 10³ -0,20. 10³ -1,20.10³
Tableau 19 - Récapitulatif des efforts et moments maximum au niveau du radier C21 après chargement par lahoule
En comparant les résultats sans et avec chargement en crête de houle on obtient :
Nœud A avec Houle Sans houle |∆|
Déplacement vertical max
[mm] 17,0 18,0 -1
Déplacement horizontalmax [mm]
22,0 8,6 13,4
Tableau 20 - Comparaison des déplacements maximum au nœud A avant et après chargement par la houle
On remarque bien qu’au niveau du nœud A la variation du déplacement est de 1,3cm, quiest fait quasiment 1cm considéré pour le calcul de l’effort appliqué sur la paroi du caissonC21.
On remarque aussi, que le tassement obtenu est très faible.En effet, le tassement obtenu par rapport au tassement après pose ne constitue que :
Le remblai d’assise est constitué du ballast.
Le ballast est par sa nature permet de transmettre uniformément jusqu’à la couche du tout -
venant les charges dues à la houle et la circulation sur la superstructure.
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V.3 Implantation des instruments d’auscultation sur la digue
secondaire à caissons
Comme pour la digue principale à caissons, les mêmes considérations sont adoptées.Hors, deux solutions pour l’acquisition des mesures sont proposées (cf. V.4.5.2). Dans le cas d’une solution par voie marine, il n’y aura pas de centrale d’acquisition sur laDPC, dans le cas contraire, il y aura une centrale au caisson C101.
Le plan ci-dessous illustre la configuration adopté pour ce projet :
Figure 35 - Répartition des instruments d'auscultation sur la DSC et système de câblage adopté
V.4 Définition détaillée des instruments d’auscultation
V.4.1 Pendule inversé
V.4.1.1 Principe
Le principe consiste à mesurer dans le plan horizontal suivant deux axes perpendiculaires le
déplacement de la tête du caisson par rapport au fond.
Un fil ancré dans le fond du caisson et tendu par un dispositif de flotteur donne une verticalede référence.
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Ce fil est protégé par un tube installé lors de la fabrication des caissons. Deux tables de
mesures solidaires du voile en tête permettent de supporter les dispositifs de mesure.
L’une des tables supporte le coordinoscope mobile pour une lecture manuelle, l’autre le
dispositif fixe à cellules infrarouges pour l’automatisation.
V.4.1.2 Caractéristiques techniques
V.4.1.2.1 Table manuelle TP100Les caractéristiques techniques de la table manuelle sont :
Coordinoscope à cellule infrarouge
Lecture sur trusquin à vernier mécanique
Course +/- 50 mm
Résolution : 0,02 mm
Précision typique : 0,1 mm
V.4.1.2.2 Table automatique TPA 50LASLes caractéristiques techniques de la table automatique sont :
Dimensions de la table : 370 x 370 mm
La table supporte quatre cellules laser haute définition qui mesure le déplacement
d’une cible placée sur le fil
Course +/- 25 mm Précision typique : 0,1 mm
V.4.1.3 Mise en place
V.4.1.3.1 Contrôle du domaine libre du filLa première opération consiste à vérifier la verticalité et la rectitude du tube pour un
déplacement correspondant à la gamme de mesure soit +/- 50 mm dans n’importe quelle
direction.
A titre indicatif, la méthode généralement utilisée consiste à procéder à intervalles réguliers
dans le puits à une mesure par pendule inverse à lest coulissant.
Le lest est profilé de façon à se centrer dans le forage (jeu de 2 à 3 mm) et présente un poids
d’environ 20 kg permettant d’utiliser le système standard livré.
La démarche proposée pour le contrôle de la verticalité est la suite :
1- Fixer en tête du forage un cadre gradué définissant 2 axes X et Y (dont l’originecorrespond au centre du débouché du forage) pour la mesure des déplacements du
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Figure 37 - Profil type d'un forage pour pendule inversé à -20m
V.4.1.3.2 Ancrage du filLe fil sera fixé à un lest suffisamment lourd pour contrebalancer la tension du fil due au
flotteur. Il suffit d’ancrer le lest au fond du tube en le scellant par un coulis de ciment. Puis,
mettre en place au fond du forage par tube plongeur, la quantité exacte de coulis nécessaire
au scellement du lest sans bloquer le dispositif d’accrochage du câble. Ce coulis doit être
relativement fluide pour qu’il n’empêche pas le lest de se positionner sur la verticalité d’une
manière gravitaire.
Le dosage proposé pour ce coulis est 1200kg de ciment par d’eau. Descendre le lest à la côte voulue, en ayant soin de le surélever par rapport au fond du
forage, de façon à ce qu’il se place à la verticale sous son propre poids.
Laisser prendre le coulis.
V.4.1.4 Exemple d’un travail de mise en place
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Pour configurer les centrales, récupérer les données, et générer des tableaux de données ou
des graphiques un logiciel spécifique sera adopté. Ce logiciel est développé par GLOTZL
Géotechnique.
V.4.5.3 Caractéristiques
Les caractéristiques retenues des centrales d’acquisition sont comme suit :
Dimensions des coffrets : 400 x 400 x 200 mm
Coffret polyester IP66
Alimentation 220 V
Capacité mémoire : 4 millions de mesure
Entrée : 4 entrées RS 485
Programmation : par logiciel GLA
Communication - directe : USB
à distance : liaison LAN/TTY par câble
V.5 ETUDE DE RISQUE ET SOLUTIONS
Plusieurs risques peuvent entrainer le bon fonctionnement des instruments mis en place.Le coût des instruments étant très élevé, nous avons prévus un maximum de protection
contre toute sorte de risque.
V.5.1 Risque de corrosion
Le milieu est un milieu marin considéré de très agressif. Il est soumis éventuellement à des
projections de l’eau de mer.
Le niveau de protection exigé par le contrat est le XS3 Selon la norme NF EN 206-1 à find’éviter tout impact dû aux chlorures présents dans l’eau de mer ou l’action de l’air
véhiculant du sel marin.
L’utilisation des aciers inoxydables s’avère nécessaire.
Ainsi, et pour l’ensemble des pièces métalliques, nous avons prévus l’utilisation d’un acier
inoxydable de type résistant à un milieu très agressif. Il s’agit de l’acier inoxydable duplex
type 1.4462 selon la norme NF EN 10088-1. Cette nuance d’acier comporte un pourcentage
élevé de Chrome qui dépasse 21% arrivant à 23%.
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Les joints-mètre par leur nature, mesurent les ouvertures des joints, le tassement relatif descaissons et le cisaillement entre deux caissons.L’emplacement des joints mètre est donc entre chaque deux caissons. Pour protéger les joints mètre, nous avons prévu une protection en béton armé et inox
duplex.Cette protection est conçue de manière à s’adapter aux différents mouvements des
caissons.En effet, sur la digue principale à caissons, les joints mètre seront implanter au niveau du
joint de dilatation du voile centrale intercaissons.Pour la digue secondaire à caissons, il n’y pas de voile centrale, la solution que nous avonsadopté consiste à insérer les joints mètre au niveau des joints de dilatation des dalles desuperstructure. Le dessin suivant illustre la solution adoptée pour la protection des jointsmètre :
Les détails des protections sont illustrés sur les plans suivant :
Figure 45 - Détails de la protection des joints mètre sur la DPC
Muret en béton
Etanchéit
Dalle : ép. 80cm
Caisson N
Dalle : ép. 80cm
Caisson N+1Joint de
dilatation
Couvercle en inox
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V.6.2 Tube pour pendule inversé C46
Le tube pour pendule inversé du caisson C46 a été endommagé par la tempête mais il a été
retrouvé. Des pièces en PVC qui constituent le tube ont été arrachées complètement.
Figure 52 - Tube PVC pour pendule inversé du caisson C46 avant réparation
Le tube a nécessité une réparation urgente avant le coulage de la dalle de superstructure.Avant de faire la réparation, une inspection détaillée a été faite pour déterminer :
1- Le nombre de pièces du tube PVC nécessaires pour rattraper le niveau de la dalle ;2- Les fixations nécessaires à prévoir ;3- La hauteur des matériaux à l’intérieur du tube à dégager.
(Cf. Rapport inspection en annexe 5)
Ainsi et suite à l’inspection, nous avons prévu deux pièces en PVC avec leurs fixations et la
hauteur des matériaux à l’intérieur à été de 11m.Pour dégager les 11m de matériaux à l’intérieur du tube, nous avons procédé par un air liftqui consiste à injecter de l’air liquide à très haute pression à l’intérieur du tube pour souleverles matériaux vers la sortie du tube.La réparation à été faite avec succès et le résultat est présenté sur l’image suivante :
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