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Terrassement & Carrières

2016.12.08 (1) Bouygues – Calais62 ok

Article complet réalisé par Steve Carpentier de Cayola Construction – Projet de construction du Port de Calais – Paru dans Terrassement & Carrières de Juillet 2017

La construction du nouveau terminal de passagers du port de Calais est un chantier qui accumule tous les superlatifs, tant en matière de technicité que de volumes mis en œuvre. Livrable en 2021, le projet prévoit 44 hectares de terre plein à gagner sur la mer sur un total de 70 hectares réaménagés. Entre autre. Un terrassement à haut risque dans un environnement maritime particulièrement hostile pour les hommes et les machines.

Premier port continental pour le trafic transmanche de passagers et de marchandises, les installations du port de Calais étaient devenues trop exiguës pour accueillir l’augmentation continue des échanges entre le continent européen et le Royaume Uni. Avec plus de 10 millions de passagers et 41 millions de tonnes de fret par an, les experts maritimes estiment que si rien n’est fait, Calais pourrait arriver à saturation d’ici 2020. Avec le risque en sus de créer un goulet d’étranglement sur la liaison oh combien stratégique Calais-Douvres. Un accroissement des besoins en mobilité auquel s’ajoute un aspect beaucoup plus concret : l’évolution rapide de la flotte de navires ferries et rouliers, dont les nouvelles générations seront plus longues et plus larges, nécessitant l’adaptation des infrastructures du port et l’extension de celui-ci. En bref, il fallait agir et prendre de l’avance afin d’éviter le chaos maritime dans la région. Un objectif auquel s’est attelé la Région Hauts de France en lançant fin 2015 l’ambitieux projet de “Calais Port 2015”. Un grand pas en avant qui ne date pas d’hier puisque les réflexions sur le projet remontent à 2003. En 2011, une enquête publique conclut à la maturité financière du projet et à son impact positif sur l’emploi dans une région fortement impactée par la crise. Au final, un programme à la taille des enjeux sociaux et logistiques et qui comprend notamment la réalisation d’un nouveau bassin de 110 hectares en eau profonde, l’aménagement de terre-pleins portuaires, la mise en place d’une desserte ferroviaire dans le port et la construction de trois nouveaux postes pour accueillir les nouveaux ferries et rouliers.

 
Un chantier à 863 millions d’euros HT
 
Le montant du projet est à la hauteur de l’enjeu logistique : 863 millions d’euros HT. Au terme d’une procédure d’appel d’offres européen, la Société des Ports du Détroit a signé en février 2015 un contrat de conception-réalisation avec un consortium baptisé “Groupement Constructeur” constitué d’entités spécialisées des groupes Bouygues, Spie Batignolles et Jan de Nul pour la conception finale et la réalisation du chantier Calais Port 2015. Un pool auquel s’est joint le Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD).
Bloqué à l’Ouest par la ville, à l’Est par des espaces naturels protégés et au Sud par une zone d’activité industrielle, le Port de Calais ne pouvait s’étendre que vers la mer. Sans perturber l’activité du port actuel, il fallait aussi repenser les accès routiers. Le projet consiste donc à réaliser une digue principale, à terrasser par dragage le fond du futur bassin, et à utiliser les matériaux issus de ces dragages pour construire de nouveaux terre-pleins gagnés sur la mer en les stockant derrière des digues provisoires. Dans le détail, c’est le superlatif qui domine : 270.000 tonnes d’enrobés à faire sur la plateforme, 350 kms de réseaux à poser, une trentaine de bâtiments à construire, plus d’1,2 million de m3 à terrasser. Ouvrage phare : la digue principale, longue de 3,2 kms et dont les travaux ont débuté au printemps 2016 servira à fermer le port et à le protéger des houles, autorisant ainsi les manœuvres d’accostage et protégeant les navires et les quais. La hauteur de la digue en pleine mer sera en moyenne de – 6 mètres sur tout le linéaire, avec un niveau fini qui s’établira autour de + 9 mètres. Au final, 15 mètres de matériaux devront être montés.
 
Un polder de 44 hectares
 
Sa carapace est composée de gros blocs béton qui forment la carapace de la digue. Baptisés “Xblocs”, ils sont conçus pour protéger la digue en résistant aux tempêtes et à la montée des eaux dans les cent prochaines années. A ce mur de protection viendront s’ajouter des digues secondaires qui représentent 1,6 km de construction, pour un total de 4,8 kms de digue en mer à construire. La nouvelle plateforme de 70 hectares compte 44 hectares de terres plein à gagner sur la mer. Ce polder créé à partir de sables dragués qui sont refoulés pour monter les terre-pleins a été achevé courant mai 2017. Pas moins de 3,5 millions de m3 de refoulement ont été effectués depuis lors, l’ensemble du bassin ayant été dragué et refoulé à une cadence dantesque de 120.000 m3 par jour. Les autres digues, à l’intérieur du bassin ainsi constitué, permettront quant à elles de stocker les matériaux de dragage et de réaliser les terre-pleins. Elles pourront être définitives ou provisoires. Les ouvrages définitifs, qui protègeront les terre-pleins des houles résiduelles entrant dans le bassin, sont appelés des perrés. L’extension du Port de Calais est imaginée à partir d’un équilibre entre les déblais issus du dragage du futur bassin et le volume de remblais nécessaire à la réalisation des nouveaux terre-pleins gagnés sur la mer. Le Groupement Constructeur pompera ainsi sur le fond un mélange de sable et d’eau, et rejettera l’ensemble derrière une digue provisoire, permettant aux matériaux dragués de sécher et au terre-plein de se consolider. Le Port de Calais étant gagné sur la mer, il convient de trouver des matériaux pour réaliser les plates-formes qui accueilleront les futures activités du port.
Le sable issu des dragages du bassin et du terrassement de la grande digue sera mis en œuvre derrière les digues provisoires pour réaliser les remblais des plates-formes.
Suivant sa qualité, confirmée par les sondages géotechniques réalisés en phase préparatoire, le sable pourra soit être mis en œuvre pour constituer les remblais, soit redéposé en mer, dans une zone dédiée appelée zone de «clapage». En effet, pour garantir la qualité des terre-pleins, le matériau doit être trié avant sa mise en œuvre. Le fond sableux n’est en effet pas uniforme, en raison de différences de granulométrie du matériau ou encore de la présence d’argile. Une fois les plates-formes réalisées, elles accueilleront les différentes activités portuaires : des parkings de pré-embarquement de véhicules pour les ferries (représentant un linéaire de 24 km), des zones de contrôles, des bâtiments.
 
500 camions de granulats par jour
 
Une grande partie des granulats vient des carrières du Boulonnais, certaines livraisons venant d’Espagne ou de Norvège. Les enrochements et les cailloux viennent des carrières locales pour tout ce qui est mis en œuvre par voie terrestre, ce hormis des blocs « exotiques » que l’on ne trouve pas dans la région (par exemple du 5-8 tonnes) et qui sont importés de Norvège. La Sodraco (filiale de Jan De Nul), l’entreprise chargée des opérations de dragage, met également en œuvre quelques enrochements par voie maritime, mais le plus fort du tonnage est acheminé par voie terrestre. Au plus fort de l’activité fin 2016, plus de 15.000 tonnes étaient livrées chaque jour. Soit un incessant ballet de 500 camions au quotidien sur le site uniquement pour l’acheminement de cette matière première stockée sur la zone désactivée de l’ancien Hoverport.
Le nouveau port de Calais comporte des travaux de terrassement plus classiques puisqu’une partie se fait sur des terrains existants ou tout est remanié. L’opération comporte ainsi deux facettes bien distinctes : des travaux en mer qui sont très particuliers et des travaux terrestres plus classiques pour la partie terrassement. Plus de six millions de tonnes de matériaux seront mis en œuvre. D’une part, le corps de digue étant moins exposé, des fines et des blocs de 500 kilos remplissent le noyau. Plus la digue est tournée vers l’extérieur, plus elle est soumise à la houle et aux conditions de mer, et plus les matériaux sont lourds et calibrés. Une disposition progressive qui oblige à augmenter en granulométrie pour protéger les fines, lesquelles partiraient dans les vides des gros blocs en cas d’absence de protection externe. En clair, les blocs sont de plus en plus épais, chaque couche protégeant la couche antérieurement mise en œuvre. Des empilages de couches contraints par des épaisseurs minimales en tout point afin de respecter les cotes.
Différentes granulométries sont ensuite déployées pour concevoir l’enveloppe extérieure de la digue, du 1-2, du 1-3, du 2-4, du 3-6, voire du 5-8 tonnes. La dernière couche consiste en des blocs béton, baptisés des “Xblocs” en raison de leur forme en X. Un bloc géré par les équipes de terrassement car ce sont ces même équipes qui créent la sous couche sur laquelle vont être posés ces éléments béton. Une sous couche primordiale donc pour le maintien dans le temps de la digue et son rôle de protection.
 
Un environnement maritime hostile
 
La grande originalité et difficulté de ce chantier résident dans un environnement maritime fortement contraint, voire hostile, pour les hommes mais aussi pour les machines. Le terrassement en mer met en œuvre des matériaux avec des règles et des tolérances précises. Car à Calais, tout suit le rythme de la nature, à commencer par les deux géomètres topographes qui se relaient par poste de marée. Le premier débute sa “prise de quart “ le dimanche à minuit, le second prend la relève à la seconde marée, et le dernier poste de la semaine est complété le vendredi à minuit.
La contrainte : le manque d’espace pour travailler en pleine mer et un travail qui s’effectue en grande partie de nuit, dans le noir, luttant contre la houle, le vent, et parfois la pluie. Le tassement de la digue s’effectue en quasi instantané. L’état de la mer oblige en effet régulièrement l’arrêt des travaux, pour des raisons de sécurité compréhensibles mais aussi avec la nécessité de protéger le réalisé. Ainsi, à chaque prévision de houle importante, un nappage de l’ensemble des paliers bas est effectué avec des enrochements de 2 à 4 tonnes.
Dans un terrassement classique, nous sommes beaucoup moins impactés par les tolérances de pose des différents enrochements, explique François Taisne, responsable topographie chez Bouygues Travaux Publics. Chaque type d’enrochement comporte une tolérance qui lui est propre et oblige à une gestion en temps réel très particulière. En effet, le facteur marée oblige à protéger le noyau qui lorsque l’eau monte peut se retrouver à plat s’il n’a pas été préalablement protégé par des enrochements plus volumineux. Sur la digue, des points sont plus exposés que d’autres et il est primordial de sauvegarder ce qui a été mis en œuvre, un peu comme un château de cartes, au risque de voir tout retombé. Il faut poser moins et protéger plus”.
 
Une digue en mouvement
 
C’est le cas notamment de la construction de la section 2 (sur les cinq sections que comportent les travaux de la digue principale) de la digue débutée fin mai. Fortement exposée à la houle, la zone à combler la plus profonde du mur de protection descend à moins 8 mètres. Ici, on oublie les valeurs de rendement. “En milieu maritime, la marée ne pardonne pas, poursuit François Taisne. Il faut donc abandonner toutes nos valeurs de terrassier classique et accepter de poser moins et de protéger en attendant que la tempête passe. « Déprotéger » est une perte claire de rendement mais cela permet de garder intact ce qui a été fait”. Des tests effectués toutes les deux heures sur une amplitude de deux journées a permis de voir que la digue bougeait en fonction des marées, soit 1,5 cm de gonflement de la digue décalé par rapport à la marée. Une surprise pour les géomètres de voir leurs points évoluer en fonction de la hauteur de la marée. La vérification des tassements par rapport à la berge se fait quasiment instantanément en fonction de l’avancement des travaux, la différence entre le tout venant et les Xblocs s’effectuant en quasi instantané afin de protéger le noyau de la digue.
 
 
Les Xblocs en terrassement de surface

La digue principale nécessitera la fabrication de près de 16.000 blocs béton, soit 110.000 m3. Les plus petits font 4 m3, les plus volumineux 12 m3. Le Xbloc est un bloc en béton d’une grande fiabilité dans la structure des digues. Les plus imposants, d’un poids unitaire de 30 tonnes (12 m3), mesureront 3, 5 mètres de haut. La production pourrait éventuellement produire du bloc de 14 m3, soit des éléments de 33 tonnes l’unité ! Cinq à dix compagnons sont aux commandes pour produire ces blocs béton à une vitesse de 40 unités/jour pour les éléments de 4m3, le rythme décélérant en fonction du cubage. La pose de ces éléments répond à des règles bien particulières. Un placement strict est à respecter afin de ne pas créer un mur en béton qui emmènerait la vague plutôt qu’il ne la stopperait. Le secret : créer un placement désordonné en changeant les orientations pour ériger des talus efficaces. Le bloc n’est cependant pas mis en œuvre le lendemain de sa fabrication. Il doit au préalable “mûrir”  et monter en résistance. Avant d’être immergés, les blocs béton passent également par un processus de validation. « L’ensemble des fiches techniques ainsi que les essais sur les bétons sont envoyés au détenteur hollandais du brevet, la firme Delta Marines Consultants (DMC) qui donne son aval technique et son feu vert pour chaque série de blocs », précise François Taisne. Le concepteur de ces protections en béton estime qu’ils permettent d’économiser jusqu’à 15 % de béton par rapport à d’autres systèmes de protection des installations portuaires. Il s’agit pour DMC de la troisième participation à un chantier Bouygues après les projets portuaires de “Port Réunion” sur l’ile de la Réunion et de Dunkerque.  Entre trois et cinq blocs à l’heure sont positionnés sur la digue sur un chantier qui suit le rythme de la marée. Les blocs arrivent sortie d’usine , sont stockés, puis repris avec des stackers, mis sur un dumper aménagé, puis transportés sur la digue et repris avec des moyens particuliers pour être mis en œuvre. « Ces blocks répondent à des règles de mise en œuvre assez sévères car le but est de résister à des houles centennales, note François Taisne. Des règles de positionnement particulières sur chantier ont donc été établies ». Un travail d’orfèvrerie pour un chantier en tout point titanesque.
 
Steve Carpentier
 
 
Encadré 1
Bouée de sauvetage obligatoire 
Il est rare qu’un chantier de terrassement soit catalogué dans la catégorie «opérations dangereuses». Et pourtant tel est le cas à Calais. Car le risque de voir un engin tomber à l’eau avec son chauffeur n’est pas exclu : la digue n’est pas large, la mer se situe des deux côtés, et la fausse manœuvre jamais loin. Le chantier de Calais a demandé une formation à la sécurité particulièrement poussée pour les conducteurs d’engins, contraints de travailler dans un environnement marin particulièrement contraignant du fait de la houle, des marées, mais aussi de l’espace de travail très limité de la digue en construction. Travaillant proche de l’eau, les conducteurs de pelles et de tombereaux ont tous reçu une formation pour avoir les gestes qui les sauvent en cas de chute de leur engin dans la mer. Préalable incontournable pour les chauffeurs avant de travailler sur la digue : le maillot de bain pour une journée à la piscine de Calais. Les salariés ont ainsi suivi un test obligatoire consistant en des opérations de survie en situation réelle dans la piscine de Calais. Si le test est négatif, l’autorisation de travailler proche de l’eau n’est pas délivrée. Un couperet qui est aussi le prix de la sécurité. Immergés dans un caisson reproduisant l’espace de travail d’une cabine d’engin, affublés d’un gilet de sauvetage, ils ont donc dû apprendre à s’extirper de l’eau sans paniquer et sans dommages majeurs pour leur santé. Cette formation développée avec l’AFPA, unique en son genre, est obligatoire pour tous les conducteurs d’engins qui sur le chantier portent en permanence un gilet de sauvetage et possèdent dans leur habitacle une bouteille d’oxygène pour parer à l’urgence. La cabine de l’engin est également équipée de déclenche ceintures automatiques qui grâce à des capteurs qui détectent l’eau se débouclent seuls en cas d’urgence. Les engins comme les tombereaux disposent quant à eux d’une bouée de sauvetage à l’avant du véhicule. « Nous avons identifié tous les risques afin de garantir que si un conducteur d’engin tombe à l’eau, il garde toutes les chances de s’en sortir, explique François Quandalle, responsable production chez Bouygues Travaux Publics. Les règles sont assez contraignantes et originales pour les chauffeurs qui doivent porter en permanence le casque, la ceinture et le gilet de sauvetage, ce qui n’est pas vraiment dans leurs habitudes». Pour l’heure, aucun accident n’est à déplorer depuis le début du chantier. Bouygues TP a par ailleurs innové sur un autre volet en cas de chute d’engin en mettant en place sur ses pelles un système de déverrouillage de l’ensemble du système hydraulique de manière à pouvoir tirer sans peine et casse la machine immergée.  
 
Encadré 2
François Taisne, responsable topographie, Bouygues Travaux Publics
“Les pelles équipées 3D font le travail des topographes”
Pour des raisons de sécurité évidentes, il s’est avéré impossible pour les topographes d’effectuer leurs relevés en se positionnant sur les enrochements desquels ils pouvaient aisément tomber. L’objectif a donc consisté à automatiser au maximum afin de limiter l’exposition des opérateurs sur les talus, opération d’autant plus délicate que la mer est à côté. Il a donc fallu trouver des systèmes pour lever les points, et  les pelles sont apparues comme une évidence. Il nous a fallu développer une forte interactivité avec les machines car la digue au fur et à mesure de son avancement nous obligeait à valider des couches en temps réel, une erreur sur une couche nous empêchant d’enclencher la mise en œuvre de la couche supérieure. Des solutions nécessaires car chaque pelle “jongle” avec une trentaine de projets, lesquels sont modifiés en fonction de l’avancement des opérations. Résultat : la pelle connectée permet de modifier en temps réel les projets et de s’adapter aux contraintes d’un chantier soumis à des aléas climatiques forts. Et fait le recollement en direct. Le godet fait au final office de canne topographique. Le topographe qui ne peut pour des raisons de sécurité se rendre sur place reçoit tous les recollements des pelles via la plateforme, lesquelles pelles installent, posent et recollent les enrochements. Une solution bien plus réaliste que l’embauche à temps complet d’un bateau en poste à proximité de la digue et chargé de faire les relevés grâce à un système de bathymétrie. Couteux, lent, et pas toujours opérationnel dans des zones exiguës et soumises à la houle.

Des pelles équipées d’un modem de connexion 3G.

L’ensemble du matériel opérationnel déployé sur le port a donc été asservi en système 3D, y compris la Liebherr 974 de 140 t, chargée de régler les enrochements sur la digue. C’est la firme Sitech, distributeur  en France des solutions de guidage d’engins Trimble, qui a travaillé avec Bouygues TP. Les systèmes de GPS permettent de contrôler au jour le jour les niveaux, de vérifier l’avancement de la mise en œuvre en eau de toutes les couches de matériaux. La totalité des enrochements a été posée avec le système Sitech. L’ensemble des six pelles qui tournent sur le chantier est équipé pour le relevage de points.
Une première sur un chantier d’une telle importance : pour limiter le va et vient incessant de clés USB renfermant ces informations, un système connecté a été créé. Les pelles sont équipées d’un modem renfermant une carte Sim permettant de se connecter en 3G à internet et de vider les points et les  projets. Une installation qui permet également d’injecter des points et des projets afin de valider en temps réel des couches à l’avancement. Effet immédiat : la présence des topographes sur le terrain est limité à son strict minimum, ce qui permet en sus de gagner en rapidité et en précision et de miser un peu plus sur la sécurité des opérateurs sur un terrain peu propice à leur présence. Les pelles fonctionnent au final comme de véritables cannes de topographes. Des boitiers submersibles ont été positionnés sur les capteurs afin de les protéger des agressions du milieu maritime. A ce propos, avant chaque mise en route du matériel, une marinisation de l’ensemble des pelles est effectué. Boulonneries, coudes hydrauliques, ferraille, tout est dans un premier temps enduit de bande graissante. La carrosserie est alors enduite d’un produit pour retarder la corrosion. La difficulté sur un chantier de cette envergure concerne les stocks d’enrochement.

Du drone en renfort.

La conversion tonnage/cubage est en effet un éternel problème car trouver la densité d’un matériau et s’assurer qu’elle correspond bien à celle attendue est un exercice complexe pour le topographe. Au vu de la longueur du chantier, le levage des stocks a donc été conduit par drone. Une première encore une fois pour la filiale Travaux Publics de Bouygues. Chaque fin de mois, grâce à la photogrammétrie, le volume des stocks d’une part et le volume mis en place d’autre part est établi, ce qui permet in fine de définir une densité moyenne de tassement. Les pertes en mer étant difficiles à évaluer, ces informations du drone recollées avec les données calculées par les chefs de chantier garantissent une évaluation fine du stock. Les blocs béton Xblocs ont également bénéficié de la technologie 3D, ce qui est encore une première. Pour le sous eau, nous avons mis au point un système de table rotative qui permet de connaitre la position du Xbloc et avec un capteur qui est positionné sur le Xbloc de connaitre son positionnement exact, le tout en représentation 3D.
 
 
Encadré 3
Jérôme Leveugle. Conducteur de travaux, terrassements travaux maritimes
« Les engins ont été adaptés aux contraintes du milieu maritime »
L’environnement maritime fait partie des contraintes principales du chantier. Tous les horaires de travail sont ainsi calés à la marée en raison d’un marnage qui peut parfois monter jusqu’a 8 mètres. Une contrainte pour le personnel qui contrairement à un chantier classique opère en horaire décalé de nuit comme de jour. Le chantier fait appel à du matériel spécialement adapté aux travaux maritimes de grande ampleur. La digue principale utilise ainsi la pelle Hitachi EX1200 qui est équipée en grande géométrie de 26 m, une pelle Liebherr 974 grande géométrie 23 m, ainsi qu’une pelle 365 Caterpillar en moyenne géométrie de 12 m. Particularité de la pelle Liebherr : elle a été reformatée dans les ateliers de l’entreprise allemande à Colmar. Boostée, la 974 a été alourdie de 20 tonnes avec du contrepoids et son train de chenilles élargi. Affectée à la pose des Xblocs, elle est également équipée d’un échoscope (une caméra sous marine) et d’un système “Posibloc” d’assistance à la pose. Une technologie développée par la société Mesuris et qui permet de disposer de mesures précises de position et d’orientation pour chaque bloc au moment de sa pose. Côté bouteurs,  du Caterpillar D8 et D7 sont à l’action. La digue principale est alimentée par sept tombereaux : le tombereau rigide Caterpillar 769 et le Bell B50. Pour la seconde partie de l’ouvrage, à savoir les perrés qui consistent en morceaux de terre plein dispatchés sur le chantier, tout le pré-chargement va à compter du moins d’octobre prochain être ventilé sur l’ensemble du chantier, soit 1,2 millions de m3 à terrasser. Une opération qui va nécessiter la mise en œuvre d’une pelle gros tonnage de 80 t, du tombereau articulé Bell B50 et Volvo A40, ainsi que du bouteur Caterpillar D8.
 
 
Encadré 4 
Fiche technique
Calais Port 2015
 
Concédant : Région Hauts de France
Concessionnaire : Port Boulogne Calais
Maitrise d’ouvrage : Société des Ports du Détroit
Concepteur-réalisateur : Groupement Constructeur : Bouygues Travaux Publics, Colas Nord Est, Spie Batignolles, Valérian, Malet, Jan de Nul Group (Sodraco International)
Montant des travaux : 863 millions d’euros HT

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