Les ponts de l'E40 à Erpe-Mere sont dans la dernière ligne droite d'une opération de remplacement. Les ponts existants datant des années 1950 sont remplacés par trois nouveaux ponts. Chacun d'entre eux est une prouesse d'ingénierie qui a exigé de l'ingéniosité de la part du consortium d'entrepreneurs pour fournir un résultat final de qualité dans un délai serré et un environnement de travail difficile.

Publié le 25.04.2024 - Auteur TiM Vanhove

La construction d'un nouveau pont dans ou au-dessus d'une autoroute est généralement un casse-tête passionnant en matière de phasage pour concilier la sécurité des travaux et la fluidité du trafic. Pour la construction de deux nouveaux ponts sur l'E40 au-dessus de la ligne ferroviaire Bruxelles-Ostende et le pont à Merestraat au-dessus de l'E40, la barre était encore plus haute. Pour le pont de Merestraat, AWV et le Centre d'expertise béton et acier (EBS) du département MOW ont conçu un pont doté d'un nouveau type de poutre. Les deux ponts ferroviaires ont quant à eux été dotés d'une combinaison de culées traditionnelles et de 80 colonnes pour soutenir les poutres du pont. « Les deux ponts sont vraiment spéciaux », reconnaît Dieter Vandenbulcke, chef de projet chez Jan De Nul. L'entreprise de construction, en partenariat temporaire avec Stadsbader, a relevé le défi de remplacer les trois ponts en à peine deux ans. « Les poutres préfabriquées du pont Merestraat mesurent 45 m de long.

C'était la première fois qu'AWV les appliquait. Ils s'intègrent dans un nouveau concept de pont autoroutier que l'autorité routière souhaite déployer davantage en Flandre. Grâce à la grande portée, un pilier central n'est plus nécessaire et il y aura également de la place sous le pont pour une voie de dépannage ou une troisième voie. Pour pouvoir réaliser cette grande portée, les poutres préfabriquées ont déjà été précontraintes pendant la production et sont précontraintes une deuxième fois sur le chantier. Entre-temps, le nouveau type de pont est également utilisé pour le nouveau pont sur l'E40 à Kloosterstraat à Drongen et pour un nouveau pont à Dilbeek. Le pont de la Merestraat est également plus large que l'ancien. Ainsi, il y a plus de place pour des pistes cyclables sûres et des chemins piétonniers confortables ».

Les culées reposent sur des matelas de pieux complexes. Lors de la deuxième phase, le type de matelas a été modifié afin d'éviter l'effet de déplacement du sol.

Matelas de pieux complexes

Le défi pour les deux nouveaux ponts ferroviaires était encore un peu plus grand que pour le pont aux poutres surdimensionnées. « Le pont Merestraat est un pont classique avec des joints entre le tablier et la route, les poutres étant placées sur des appuis superposés. Les ponts ferroviaires sont des ponts intégraux qui sont également construits à un angle aigu au-dessus de la voie ferrée plutôt qu'à angle droit. Cette vue crée beaucoup de torsion sur les assemblages du pont. Cette torsion est déviée vers la fondation via des nœuds. Celle-ci repose à son tour sur 275 pieux, regroupés dans un matelas de pieux complexe. AWV s'est chargé de la conception de ce remblai de pieux, que nous avons ensuite calculé en fonction du type de pieux que nous allions utiliser. La conception prévoyait des pieux déplaçant le sol, les pieux situés dans les coins - qui supportent les moments les plus importants - étant renforcés par un profilé en acier. Les pieux situés au centre du matelas ont été renforcés par des armatures classiques en forme de panier. Lors de l'exécution des pieux pour le premier pont ferroviaire, nous avons détecté, grâce aux mesures de tassement, que l'effet de déplacement du sol des pieux entraînait des tassements au niveau des voies ferrées. Nous avons atténué ce problème pour le deuxième pont en changeant le type de pieux pour des pieux forés. Ceux-ci n'ont pas d'effet de déplacement du sol", souligne Dieter Vandenbulcke.

Les mesures du tassement n'ont pas non plus été effectuées à l'aide d'un système de capteurs optiques ou d'une station totale automatique, comme c'est souvent le cas, mais entièrement à la main par les géomètres. « Un système de capteurs était trop fragile ici et une station totale n'était pas réalisable parce que nous bloquions la vue avec des machines ou des coffrages. De plus, le passage des trains aurait déclenché une alarme. C'est pourquoi les géomètres ont pris des mesures toutes les trois heures pendant les activités à haut risque. »

La construction d'abord, les fondations ensuite

La superstructure des ponts ferroviaires est aussi unique que leur fondation. Elle consiste en une combinaison d'une culée coulée devant laquelle 80 colonnes préfabriquées - 40 par moitié de pont - sont placées en position inclinée. Les poutres préfabriquées du tablier reposent sur ces colonnes. Ces dernières sont à leur tour entrelacées avec la culée. La séquence de construction de cette structure est également inhabituelle. Dieter Vandenbulcke explique : « Nous avons d'abord coulé la semelle de fondation sous la culée, puis nous avons coulé le mur de cisaillement et le porte-à-faux du tablier du pont. Ensuite, nous avons placé les colonnes préfabriquées à côté du mur de cisaillement et enfin, nous avons coulé la semelle de fondation sous et autour des colonnes. Cette méthode était nécessaire car les colonnes sont si lourdement chargées que nous ne pouvions pas placer d'armature d'attente. De plus, il était difficile, voire impossible, de placer les contreventements directionnels sans le mur de cisaillement. Les colonnes ont donc été placées sur le treillis inférieur de l'armature, puis l'armature unique a été tressée autour des colonnes. Au cours de cette étape, nous avons également parfaitement aligné les colonnes sur les positions x, y et z correctes. Pour ce faire, nous avions prévu des guides entre le mur de bardeaux et les colonnes ».

L'installation des colonnes a été réalisée sans interrompre le trafic ferroviaire. Cela a nécessité des opérations de levage méticuleuses. « Une grue a soulevé les colonnes jusqu'à la bonne position, puis nous avons utilisé un palan pour les amener au bon angle d'inclinaison afin de les ancrer. Il s'agissait d'une opération parfaitement orchestrée : un dispositif de sécurité et un système d'alarme dans les grues permettaient d'interrompre les travaux en cas d'approche d'un train, des géomètres étaient présents pour surveiller les tassements sur la voie et il y avait une coordination étroite avec Infrabel et AWV. Le résultat est que nous avons pu respecter le rythme du calendrier. Si nous n'avions pu placer les colonnes que pendant les pauses nocturnes - entre 1 heure et 4 h 30 du matin - le travail aurait pris des semaines", explique Dieter Vandenbulcke. L'installation des pieux de fondation les plus proches de la voie ferrée, l'installation des palplanches et des poutres du pont ont eu lieu pendant les interruptions nocturnes. Pour les autres travaux, les machines étaient équipées d'alarmes et d'un modèle informatique qui indiquait clairement sur un écran le champ de travail autorisé pour l'opérateur.

Les ponts ferroviaires reposent sur 80 colonnes inclinées en béton préfabriqué. Le renforcement de ces colonnes a été minutieusement étudié pour éviter les coûts de défaillance et les pertes de temps.

Tirer les leçons de la modélisation

Le positionnement correct des colonnes était important pour la mise en place des poutres du pont. L'armature du nœud devait être introduite dans les évidements des poutres du pont lors de la mise en place des poutres. Un travail extrêmement précis. Le puzzle devait donc s'emboîter parfaitement. Pour éliminer tout risque et parce que nous devions répéter cette opération 80 fois, nous avons étudié minutieusement le nœud au préalable. Dans un premier temps, nous avons réalisé le nœud sur une maquette en 3D afin de déterminer la bonne approche. Cela nous a permis d'apprendre beaucoup de choses. Par exemple, la conception ne tenait pas compte du fait qu'une armature avec un diamètre de barre de 16 mm a en réalité une largeur nominale de 17,8 mm. Nous avons donc découvert que l'armature fournie n'était pas adaptée. Nous y avons remédié dans le modèle 3D. Ce n'est pas négligeable puisque chaque nœud incorpore environ une tonne d'armature par m³ de béton. Sachant que nous réalisions le contreventement en hauteur, juste à côté des trains, vous comprenez que nous voulions le faire de manière impeccable et sans heurts. Nous avons traduit les enseignements de l'étude préliminaire en un plan de tressage détaillé, comme le plan de construction d'un LEGO ou d'un KNEX.

Nous avons ensuite construit une maquette sur le site pour vérifier que l'ordre de notre plan de construction était correct. Nous avons également affiné le mélange de béton pour obtenir une exécution en douceur. Cette étude préliminaire a coûté du temps et de l'argent, mais elle a été extrêmement utile pour respecter le calendrier serré et éviter les coûts d'échec", explique Dieter Vandenbulcke.

Les poutres préfabriquées de Merestraat, d'une longueur de 45 mètres, ont été utilisées pour la première fois sur un pont autoroutier en Flandre.

Quatre ponts en deux ans

La construction des nouveaux ponts s'est déroulée en quatre phases bien étudiées. Dans un premier temps, la TM a réalisé une E40 temporaire sur le gabarit de la Lange Omloopstraat. « A la place de cette route de 6 mètres de large, nous avons construit une autoroute de 12,5 mètres de large en direction de Gand. À l'aide de remblais et d'un pont provisoire, nous avons fait passer cette autoroute déviée au-dessus de la voie ferrée. Nous avons ensuite dévié le trafic autoroutier afin de libérer le sens de circulation bruxellois pour la démolition et la construction du nouveau pont ferroviaire et de la première culée du pont dans la Merestraat. Après l'achèvement de ces nouvelles sections de pont, nous avons à nouveau dévié la circulation. Comme le nouveau pont ferroviaire est plus large, il y avait suffisamment d'espace pour organiser les deux directions de l'E40 complètement sur la moitié de la route en direction de Bruxelles.

Cela a permis de libérer de l'espace pour la démolition de la dernière culée du pont Merestraat et du deuxième pont ferroviaire. Le week-end des 9 et 10 décembre 2023, nous avons placé les poutres de 45 mètres de long du pont de la Merestraat pendant une interruption complète de l'E40. Les travaux touchent maintenant à leur fin, la dernière touche étant la construction d'un nouveau mur antibruit du côté de la zone résidentielle. »

https://bouwkroniek.be/openbare-ruimte-infra/bruggen-van-hoog-niveau-op-e40-in-erpe-mere-51386