Le chantier de l'autoroute A89 : un exemple des implications de la géologie dans les grands chantiers

Source - © 2011 Stéphane Nys (Air Tech Photo)

Figure 1. Travaux de renforcement du sol et du sous-sol par implantation de colonnes à modules controlés (CMC), travaux de l'autoroute A89 à Saint-Germain-sur-l'Arbresle, Rhône (état en mars 2011)

Ce chantier de la société Ménard se trouve à l'emplacement d'un futur pont. On voit deux foreuses qui ont foré des puits (dont la trace est bien visible entre les foreuses), puits où ont été implanté des CMC. Les colonnes à module contrôlé (CMC) sont des inclusions semi-rigides et cimentées dont les modules de déformation sont de 5 à 30 fois plus faibles que ceux du béton, mais bien plus élevés que celui des argiles sableuses. Elles sont mises en œuvre comme procédé de renforcement du sol. Ce type de traitement ne vise donc pas à réaliser des pieux devant supporter la totalité de la charge apportée par l'ouvrage, mais à réduire la déformabilité globale du sol à l'aide d'éléments semi-rigides régulièrement répartis.

Bientôt, ce sera le départ en vacances, et nous serons nombreux sur les autoroutes ou lignes de TGV. Mais il ne faut pas oublier que sous ces infrastructures, il y a un sol et un sous-sol, parfois difficiles, et que l'implantation de ces voies de communications modernes nécessitent études et travaux géologiques. Voici un exemple des implications de la géologie dans ces grands travaux.

La future autoroute A89 ira de Lyon Ouest à Balbigny (42) où elle rejoindra l'autoroute A71 (Saint Étienne-Clermont Ferrand). Dans le secteur de Saint-Germain-sur l'Arbresle, la future autoroute traversera des calcaires et marnes du Jurassique inférieur, recouverts de quelques mètres de matériaux alluvionnaires sablo-argileux. Les calcaires pourraient éventuellement posséder des cavités karstiques, et les argiles sableuses peuvent êtres très facilement déformables et compressibles. Ces deux situations éventuelles doivent absolument être prises en compte, en particulier à l'aplomb d'ouvrage d'art, comme des ponts.

Une entreprise de géotechnique, en l'occurrence l'entreprise Ménard, a été chargée d'étudier la réalité de ces problèmes, et éventuellement d'y remédier. À l'emplacement d'un futur pont, l'entreprise Ménard a fait des forages, n'a pas trouvé de cavité karstique, mais a par contre confirmé (et mesuré) la plasticité très importante des alluvions superficielles. Pour réduire cette plasticité à l'aplomb du futur pont, cette entreprise a réalisé des colonnes à module contrôlé (CMC). Les colonnes à module contrôlé sont des inclusions semi-rigides et cimentées dont les modules de déformation sont de 5 à 30 fois plus faibles que ceux du béton, mais bien plus élevés que ceux des argiles. Elles sont mises en œuvre comme procédé de renforcement du sol. Ce type de traitement ne vise donc pas à réaliser des pieux devant supporter la totalité de la charge apportée par l'ouvrage, mais à réduire la déformabilité globale du sol à l'aide d'éléments semi-rigides régulièrement répartis.

De plus, pour suivre le chantier, pour étudier des problèmes de stabilité de versants, ou pour leur promotion, les opérateurs de chantier peuvent faire appel à des techniques « légères » de photographie aérienne (ballon captif à hélium, ULM…). Les photographies aériennes montrées ici ont été prises par Stéphane Nys, de la société Air Tech Photo. Les photographies du sol ont été prises le 25 mars 2011, lors d'une visite de chantier pilotée par Stéphane Brûle et Emmanuel Javelaud (société Ménard). Merci à eux tous.

Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 2. Vue d'une tranchée destinée au passage d'un ouvrage hydraulique (passage d'un ruisseau temporaire sous la future autoroute A89) L'ouvrage hydraulique est visible malgré l'eau qui a envahi la tranchée en ce lendemain de fortes pluies. On voit que la base de la « colonne stratigraphique » est constituée d'un matériel rougeâtre (les calcaires et marnes du Jurassique inférieur), et que le haut est fait d'un matériel ocre, les alluvions argilo-sableuses.	Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 3. La foreuses nécessaire au forage des puits d'exploration et d'implantation des CMC Chaque puits d'implantation de CMC (colonnes à modules contrôlés) avait un diamètre > 30 cm pour une profondeur > 5m.
Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 4. La foreuses nécessaire au forage des puits d'exploration et d'implantation des CMC Chaque puits d'implantation de CMC (colonnes à modules contrôlés) avait un diamètre > 30 cm pour une profondeur > 5m.	Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 5. Vue (prise du sol) du chantier de la future autoroute A89, vue prise en direction de l'Est Au fond, les Mont d'Or lyonnais.
Source - © 2011 Stéphane Nys (Air Tech Photo) Figure 6. Vue (prise d'un ballon) du chantier de la future autoroute A89, vue prise en direction de l'Ouest Au fond, les Mont du Lyonnais. On voit bien au premier plan l'emplacement des forages pour CMC (figure 1).	Source - © 2011 Stéphane Nys (Air Tech Photo) Figure 7. Vue (prise d'un ballon) du chantier de la future autoroute A89, vue prise en direction de l'Ouest Au fond, les Mont du Lyonnais. On voit bien au centre de l'image la tranchée destinée au passage d'un ouvrage hydraulique (figure 2).

Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 8. Stéphane Nys (Air Tech Photo) installant un appareil photo sous le ballon qu'il s'apprête à lancer Un filin relie le ballon à un treuil motorisé disposé sur un « chariot ».
Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 9. Gros plan sur le ballon à hélium de la société Air Tech Photo On voit très bien l'appareil photo suspendu sous le ballon de la société Air Tech Photo. Cet appareil est manœuvrable depuis le sol, peut pivoter de haut en bas et de droite à gauche et ainsi prendre des photos dans toutes les directions. On voit d'ailleurs que la position de l'objectif n'est pas la même dans cette photo et dans la suivante.	Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 10. Gros plan sur le ballon à hélium de la société Air Tech Photo On voit très bien l'appareil photo suspendu sous le ballon de la société Air Tech Photo. Cet appareil est manœuvrable depuis le sol, peut pivoter de haut en bas et de droite à gauche et ainsi prendre des photos dans toutes les directions. On voit d'ailleurs que la position de l'objectif n'est pas la même dans cette photo et dans la précédente.
Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 11. Le ballon à hélium de la société Air Tech Photo au bout de son filin, à une quinzaine de mètres de hauteur Deux oiseaux intrigués examinent l'engin.	Source - © 2011 Pierre Thomas Figure 12. Le ballon à hélium de la société Air Tech Photo au bout de son filin, à plusieurs dizaines de mètres de hauteur

Source - © 2011 Google Figure 13. Localisation de la partie du chantier de l'autoroute A89 vue ici (punaise jaune)

Source - © 2011 BRGM / Google Figure 14. Localisation géologique de la partie du chantier de l'autoroute A89 vue ici (punaise jaune) Le Jurassique inférieur est figuré en violet clair, les alluvions sont en gris.