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Le nouveau barrage de Chatou, le plus grand barrage à vannes clapets de France

Le nouveau barrage de Chatou, le plus grand barrage à vannes clapets de France

Le nouveau barrage de Chatou pour maintenir une hauteur d’eau constante du plan d’eau… En octobre 2014 a eu lieu l’inauguration d’un nouveau barrage, celui de Chatou un projet unique en France.

Après 6 ans de travaux, ce projet de 69 millions d’euros fait partie des ouvrages les plus importants jamais réalisés par l’établissement. Véritable prouesse technique, ce barrage incarne la politique menée par VNF en faveur du grand gabarit, notamment sur la Seine, premier axe du transport de marchandises en France.

Démarré en 2009, le chantier de reconstruction du barrage de Chatou, situé sur la Seine aval, l’un des axes les plus importants en France en matière de transport de marchandises, a été inauguré en octobre 2014. Ce vaste projet a été réalisé en deux étapes : construire un nouveau barrage puis démolir l’ancien avec l’objectif de maintenir la circulation pendant toute la durée des travaux. Chantier complexe, par sa taille, son intégration paysagère dans un site classé et par la technicité des différents procédés de construction, le barrage de Chatou fait aujourd’hui figure d’exemple dans le secteur des travaux publics et du génie civil. Il constitue le plus grand barrage à vannes clapets de France.

Pour accompagner le développement du transport fluvial, VNF a maintenu en 2013 une politique d’investissements forte, à hauteur de 157 millions d’euros (hors Seine-Nord Europe) avec une priorité donnée au grand gabarit : rénovation de barrages sur la Seine, accroissement du gabarit de la Deûle, poursuite du projet Bray-Nogent… 2013 a aussi été l’année de la signature du partenariat public privé pour la reconstruction des 29 barrages de l’Aisne et de la Meuse, et de la reconfiguration du projet de canal Seine-Nord Europe. Le premier ministre, Manuel Valls, a apporté son soutien à ce dernier, le 26 septembre dernier, rappelant l’« enjeu économique décisif » de ce projet.

Au-delà de sa taille et de sa spécificité technique, la construction du barrage de Chatou répond aux prérogatives principales de VNF en termes de gestion de la voie d’eau et de modernisation des infrastructures.

Entièrement automatisé, le nouveau barrage de Chatou assure, depuis sa mise en service en 2013, une régulation plus efficace et plus sûre du plan d’eau tout en améliorant les conditions d’exploitation et de maintenance de l’ouvrage. Il maintient notamment le niveau de la Seine jusqu’au barrage de Suresnes.

Garant de la navigabilité des fleuves, rivières et canaux, l’établissement doit maintenir les niveaux d’eau indispensables à la circulation des bateaux. Il agit pour cela sur plus de 360 barrages de navigation et près de 900 autres ouvrages hydrauliques qui permettent de gérer les débits et niveaux d’eau en fonction des variations climatiques. VNF optimise également la gestion hydraulique pour garantir les autres usages de l’eau : alimentation des populations en eau potable, approvisionnement en eau des industries, refroidissement des centrales nucléaires, production hydro-électrique, irrigation agricole, vie piscicole…

En modernisant le barrage de Chatou, VNF contribue à développer l’attractivité économique du grand gabarit notamment sur la Seine aval, axe stratégique pour le transport de marchandises. Le barrage de Chatou permet la circulation 24h/24 de grandes unités fluviales jusqu’à l’agglomération parisienne, notamment le port de Gennevilliers.

Pour renforcer l’attractivité économique du transport fluvial, VNF facilite les partenariats avec l’ensemble des acteurs et accompagne le report modal vers le fluvial. Il contractualise avec les professionnels du monde logistique et industriel et avec ceux de la grande distribution, soucieux d’optimiser les chaînes d’approvisionnement de leurs filières. Avec le Plan d’accompagnement au report modal, il apporte son soutien aux entreprises qui investissent sur la voie d’eau. VNF favorise également le développement des ports fluviaux, en facilitant les investissements. L’établissement encourage la relation entre chargeurs, opérateurs et transporteurs, en organisant des réunions d’affaires et des rencontres professionnelles. Il œuvre à l’amélioration de la flotte fluviale par l’attribution d’aides à la modernisation et à l’innovation.

Pour permettre aux espèces piscicoles de remonter la Seine sans se retrouver bloquées par le nouveau barrage, le projet de reconstruction de Chatou comprend l’intégration d’une passe à poissons.

Afin de préserver ou de rétablir la circulation et le développement des espèces, tous les barrages reconstruits par VNF sont désormais équipés de passes à poissons et de nombreux ouvrages de franchissement piscicole ont été aménagés sur des barrages existants. Fin 2013, plus d’une quarantaine de barrages situés sur des cours d’eau à enjeux étaient ainsi équipés de passes à poissons.

D’une façon générale, VNF agit au quotidien en établissement écoresponsable. L’exploitation des voies navigables et de leurs infrastructures vise l’excellence environnementale : utilisation de techniques végétales sur les berges ou de produits écologiques sur les chantiers, opérations de dépollution… L’établissement a également supprimé les produits phytosanitaires pour l’entretien. Pour ses principales activités, VNF a mis en place la norme ISO 14001 et a été certifié pour la protection et la restauration des digues et des berges, la gestion des dragages, l’optimisation de la ressource en eau et l’aménagement des terrains de dépôt. Pour garantir la préservation des milieux aquatiques et les continuités écologiques, l’établissement collabore avec les acteurs territoriaux et les ONG.

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La genèse du projet :

L’ancien barrage de Chatou avait été mis en service en 1933. A l’origine, il était un barrage mobile à vannes levantes doubles pour réguler, avec le barrage de Bougival, la retenue de la Seine jusqu’au barrage de Suresnes.

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Considéré comme très moderne au moment de sa mise en œuvre, cet ouvrage présentait un état de dégradation et de vétusté à tous les niveaux : génie civil, vannes, organes de manœuvre. Les conditions de sécurité pour le personnel intervenant de manière préventive ou curative n’étaient plus satisfaisantes. Un enjeu clé en regard de la densité du trafic sur la Seine aval qui génère 21 millions de tonnes manutentionnées en 2013, soit la moitié du trafic du bassin de la Seine.

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Les objectifs majeurs de cette opération de reconstruction étaient de :

– Maintenir une hauteur d’eau constante du plan d’eau pour sécuriser la navigation fluviale

– Moderniser et améliorer les conditions d’exploitation pour les manœuvres et la maintenance

– Optimiser la gestion quantitative de la ressource en eau pour les prises et rejets d’eau

– Rétablir la continuité écologique avec la construction d’une passe à poissons

– Garantir la sécurité du site par la mise en place d’un câble pare-bateaux

Le choix technique retenu est celui d’un barrage à vannes clapets, constitué de trois passes dont deux navigables en période de crues. Il comprend également une passe à poissons, un bâtiment de commande sur l’îlot de Chatou, une passerelle technique entre le bâtiment « salle de commande » et la pile de rive droite du barrage.

Le principe de fonctionnement du barrage est le suivant : dans chacune des passes, un volet métallique, « le clapet », pivote sur un socle en béton armé, le radier. Les clapets sont actionnés par des vérins. Le relèvement et l’abaissement des clapets permettent de maintenir la cote d’eau à un niveau constant en amont du barrage. Commandés de manière automatique, ils assurent une régulation du plan d’eau efficace et sûre. Ils s’effacent en période de crue, permettant un écoulement naturel de l’eau.

Le choix technique retenu est celui d’un barrage à vannes-clapets, constitué de trois passes dont deux seront possiblement navigables en période de crue. La construction de ces trois passes est réalisée au rythme d’une unité par an, à l’abri d’un batardeau étanche, pour une mise en service fin 2012. Voici le contexte et la présentation de l’opération.

Le nouveau barrage de Chatou, dessiné par l’architecte Luc Weizmann, est situé environ quarante mètres en amont du barrage existant sur la Seine. L’ouvrage à reconstruire et les travaux associés se situent entièrement sur la commune de Chatou. La totalité des ouvrages et de leurs accès est implantée dans l’emprise de terrains de Voies Navigables de France. 

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Au vu de l’état général du barrage construit en 1933 et des désordres constatés sur l’ouvrage, il est apparu nécessaire de procéder à une reconstruction complète du barrage, accompagnée de la déconstruction de l’ancienne structure. L’édifice ancien présentait un état de dégradation et de vétusté à tous les niveaux : génie civil, vannes et organes de manœuvre.

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Il présentait des défauts importants dus au vieillissement du béton, à l’érosion des fonds, ainsi qu’à l’usure des pièces mécaniques. L’ancien ouvrage a donc été entièrement démoli, à l’exception de ses deux piles extrêmes qui ont été arasées dans un souci de scénographie et de valorisation de l’histoire du lieu.

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Le but de l’opération a été de construire un ouvrage neuf, assurant les mêmes fonctions hydrauliques. Le déplacement de l’implantation du nouvel ouvrage par rapport à celui existant a permis au barrage ancien d’être en service pendant toute la durée des travaux. 

Les objectifs sont multiples. Il s’agit de réguler la hauteur d’eau pour permettre la navigation sur le fleuve, gérer plus efficacement la ligne d’eau grâce à une meilleure réactivité des manœuvres. Le propos est aussi de moderniser les conditions d’exploitation du barrage en terme de sécurité et de maintenance. À cela s’ajoute la volonté de rétablir le corridor écologique en construisant une passe à poissons et de mieux intégrer l’ouvrage au site qui l’environne.

La reconstruction du barrage de Chatou apporte donc, avec la démolition de l’édifice existant, l’opportunité d’une requalification générale du site, d’une valorisation à la fois urbaine et paysagère, ainsi qu’une mise aux normes concernant la réglementation relative au franchissement de l’ouvrage par les espèces piscicoles migratrices.

Voici la description des réalisations. Depuis la rive droite jusqu’à la rive gauche, le nouveau barrage a une dimension de 107,50 mètres : trois passes de 30,50 mètres dont deux culées en rive et deux piles de 4 mètres, et d’une passe à poissons accolée à l’ouvrage en rive gauche (côté îlot de Chatou).

La disposition générale du nouvel ouvrage est la suivante :

– La hauteur de chute est de 3,25 mètres (cote RN [retenue normale, NDLR] amont à 23,56 – cote RN aval à 20,31), avec une hauteur utile de bouchure de 7,76 mètres (RN amont à 23,56 – cote seuil à 15,80), cote supérieure de radier à + 15,80 NGF [Nivellement général de la France, NDLR].

– Le barrage comporte trois passes dont deux possiblement navigables côté rive gauche. 

– L’axe du nouveau barrage projeté est perpendiculaire aux lignes de courant. Son principe de fonctionnement repose sur le fait que dans chacune des passes, le volet métallique, « le clapet », pivote sur le radier en béton armé. Les clapets sont actionnés par des vérins hydrauliques. Le relèvement et l’abaissement des clapets permettent de maintenir la cote de niveau d’eau à un niveau constant en amont du barrage. Commandés de manière automatique, ils assurent une régulation du plan d’eau efficace et sûre. Les ouvrages associés complètent l’installation principale. En voici la liste :

– La passe à poissons et anguilles en rive gauche de la Seine (côté île des Impressionnistes) ;

– Le bâtiment de commandes sur l’îlot ;

– La passerelle technique entre le bâtiment de commandes et la culée rive gauche du barrage ;

– La zone de stockage des batardeaux de maintenance sur l’île de Chatou à l’amont ;

– Les batardeaux flottants ;

– Le prolongement du mur guideau à la pointe amont de l’îlot et le câble pare-bateau.

Enfin, des aménagements contigus portent sur les berges en rive gauche, à proximité immédiate du nouveau barrage.

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Afin de préciser la nature et de déterminer les caractéristiques mécaniques des couches superficielles et profondes du terrain, des sondages pressiométriques et carottés, et des essais géotechniques ont été réalisés sous le terrain naturel et au droit de la Seine. L’objectif étant de permettre de réduire les risques et de valider les hypothèses géotechniques pour chaque ouvrage. La géologie courante fait apparaître des remblais au niveau des berges, sur une épaisseur plus faible en rive droite qu’en rive gauche, des alluvions rencontrées dans le lit de la Seine et la craie blanche à silex du Campanien (craie saine et altérée). Les propriétés de la craie permettent de ne pas mettre en place un bouchon hydraulique. Ce qui a permis d’assécher le batardeau sans bouchon de béton immergé.

Pour réaliser les travaux, il a été prévu de construire une estacade provisoire et démontable qui a desservi le chantier depuis la berge rive droite. L’estacade a été utile, aussi bien pour la réalisation des fondations, des piles, du butonnage que pour le montage des éléments de vantellerie (clapets et équipements connexes). Elle a été conçue pour supporter plusieurs types de grues (treillis et télescopiques). Elle a été vérifiée pour la crue décennale à + 24,80 NGF. Cet ouvrage provisoire a été accolé aux palplanches du batardeau et a été positionné en aval du nouveau barrage. L’estacade avait une largeur de 7,50 mètres et repose sur des palées métalliques sur pieux battus espacés tous les 8,50 mètres.

La sous-face du tablier de l’estacade a été positionnée à + 25 (au-dessus de la cote de crue). Pour ne pas gêner le trafic existant et faciliter l’accès aux camions qui approvisionnaient le chantier depuis la rive droite, il a été prévu une plateforme de transition fondée sur pieux et reliée à l’estacade.

Cette dernière a été fondée sur des pieux tubes métalliques de 820 millimètres de diamètre. Des chevêtres HEB 650 ont été encastrés en tête de tubes. Des HEB 600 longitudinaux ont ete articulés à leurs extrémités. L’ensemble a été équipé de dalles en béton armé. Les tubes métalliques ont été vibrofoncés et battus jusqu’à obtenir la capacité portante requise.

Les piles et radiers ont été construits depuis l’estacade dans des batardeaux de palplanches PU 32. Pendant les phases de mise à sec, de terrassement et de réalisation des micropieux, les batardeaux de palplanches ont été maintenus en équilibre via un réseau de butonnage et une poutre treillis d’about (à la cote + 24.30 NGF). Ce dispositif de butonnage a permis la construction des piles et du radier au milieu de la Seine. Le batardeau a été dimensionné en considérant l’ensemble des phases de réalisation de ce dernier avec le niveau de retenue normale + 23,56 NGF et avec le niveau de crue + 24,80 NGF correspondant au haut des palplanches. Elles sont ancrées d’environ 7 mètres dans la craie saine et altérée.

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La base des palplanches est à la côte + 5,80 NGF. La fonction de la poutre treillis est de réaliser la pile sans interférences avec le système de butonnage, quelle que soit la phase. Elle a été dimensionnée de manière à reprendre les poussées d’eau, au stade d’assèchement avec le radier exécuté. Elle est constituée de deux poutres superposées, assemblées et reliées entre elles contre le flambement. Des tiges dans chaque creux de palplanches, et insérées entre les deux poutres, reportent les efforts de poussée de la Seine sur la membrure arrière des poutres.

Les poutres treillis reportent leurs charges vers les liernes à + 24,30 de l’enceinte. Celles-ci transmettent les efforts de poussée de la Seine sur les rideaux perpendiculaires au courant. La lierne amont a été disposée à l’extérieur du batardeau afin d’aligner l’ensemble appui treillis/lierne/buton extérieur et reporter les charges vers la passe à poissons/berge rive gauche. La membrure arrière de l’ensemble poutre treillis est appuyée sur des pieux métalliques battus en Seine.

Le radier est un massif d’environ 22 mètres de large et d’épaisseur variable de 2,10 mètres à 4,8 mètres. Il est coulé en deux fois sur l’épaisseur – une première couche de 2,10 mètres puis une seconde couche d’épaisseur variable.

Le radier est fondé dans la craie de bonnes caractéristiques mécaniques et ancré avec un réseau de micropieux d’une longueur de 10,30 mètres et d’une maille de 3,25×3,25 mètres. Les micropieux servent essentiellement à reprendre la sous-pression en phase de chantier et à éviter des problèmes éventuels de tassements différentiels en phase de service. Ils ancrent le radier vis-à-vis de la flexion en phase de service (cas d’une passe batardée pendant la maintenance d’un clapet).

Les tolérances de mise en œuvre et la qualité du parement des piles et des culées constituent des enjeux importants du projet. Les parties d’ouvrage concernées sont les surfaces de frottement du clapet sur les piles et culées, ces surfaces subissent un traitement spécial, une résine époxy EH 115. Il s’agit d’un liant à base de résine époxydique, applicable sur les supports en béton. Le produit EH 115 adhère à des supports humides, d’aspect mat, non ruisselants. La tolérance du bajoyer-béton est de 5 millimètres, l’axe des charnières est de 2 millimètres.

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Toutes les dispositions liées à la mise en œuvre des bétons et de leurs différentes qualités de parement béton vu, matrices, reprise de bétonnage, ont été soumises à l’agrément du groupement de maîtrise d’œuvre préalablement à toute exécution.

Un soin particulier a été donné à la forme conoïdale pour l’aval des piles, à la forme ellipsoïdale pour l’amont des piles et aux joints creux.

Ce soin s’est également traduit dans la mise en œuvre d’une matrice de coffrage pour donner les voiles en béton rainuré et dans l’utilisation du béton préfabriqué, par exemple pour la dalle et l’escalier.

Les piles et culées ont été réalisées en béton C 40/50 à base de ciment CEM III/A 52.5. Le coffrage des piles a été choisi en bois, solution la plus adaptée au nombre de réemplois et assurant un parement de qualité.

Les piles sont symétriques, les culées rive droite et rive gauche ont été dans leur principe identiques aux piles en rivières hormis le fait qu’elles ne servent de support qu’à un seul vérin.

Les piles et culées ont été réalisées en trois levées, la première à base inclinée jusqu’au niveau + 15,80, la deuxième jusqu’au niveau + 23,80 et la troisième jusqu’au niveau final de + 28,34.

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Chaque clapet a pour dimensions une largeur 32,50 mètres et une hauteur de 9 mètres. Il a été réalisé avec une structure utilisant un tube de torsion de 2,20 mètres de diamètre.

Les clapets ont été découpés en six tronçons de longueur identique pour permettre l’acheminement par voie routière des différents éléments.

Pour assurer la continuité structurelle, les tronçons ont été reliés entre eux par des brides soudées sur le tube de torsion et boulonnées entre elles par des tirants précontraints à chaque plan de jonction entre les éléments. La structure des clapets a été réalisée en acier S 355, avec les caractéristiques suivantes : Qualités utilisées :

– e<30mm:S355K2;

– 30<e<80mm:S355N;

– e>80mm:S355NL.

Les montants des clapets ont été axés sur des charnières, afin d’assurer l’appui de la structure sur le génie civil et de répartir les efforts. La structure des charnières a été réalisée en acier S 355.

Les axes des charnières ont été réalisés en acier X 20 Cr 13. Chaque articulation est un système tenon (le montant) / chape (le palier).

L’axe tourillonne dans la chape est fixé au clapet par une liaison avec jeu de montage. Le palier central de chaque clapet est bloqué longitudinalement au moyen de deux butées. Les charnières sont ancrées dans le génie civil à l’aide de tirants d’ancrage. La fixation des charnières du clapet a nécessité une réservation en amont de la passe.

Chaque clapet est manœuvré par deux vérins hydrauliques montés sur cardans et supportés par un châssis en acier. Quatre châssis ont été prévus : les deux doubles des piles centrales qui supportent chacun deux vérins et les deux simples des culées, qui supportent uniquement un vérin. Les châssis simples installés sur les culées sont pratiquement identiques aux châssis doubles. La différence réside dans le porte-à-faux supportant un cardan qui n’est présent que d’un seul côté. Pour chacun de ces châssis, les cardans tourillonnent sur des bagues de bronze autolubrifiantes du même type que celles des paliers du clapet et sur des axes en acier Inox.

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Les châssis qui supportent les vérins ont été ancrés dans le génie civil des piles à l’aide de tirants précontraints.

Le châssis métallique soutient de façon solidaire ces systèmes d’ancrage (tirants, gaines, etc.). Il permet d’assurer un positionnement précis des tiges les unes par rapport aux autres, ainsi que le positionnement de l’ensemble par rapport au génie civil, durant la phase de scellement.

Après coulée d’une première élévation de béton, le châssis supportant les systèmes d’ancrage a été positionné, réglé et calé, avant d’être noyé dans la seconde élévation de béton. 

Le cardan est identique pour chacun des six vérins de commande des trois clapets, chaque clapet étant actionné par deux vérins placés à ses extrémités. Le cardan autorise les rotations du vérin suivant deux axes, afin d’une part, de suivre les mouvements d’ouverture et de fermeture du clapet, et d’autre part, de rattraper les déformations longitudinales dues à la flexion de celui-ci. Constitué d’un système de 2 x 2 flasques encastrés, ses dimensions ont été définies par l’encombrement et le débattement du vérin. Ainsi les flasques n° 1 autour desquels s’articule le vérin ont une portée de 1,7 mètre et une épaisseur de 200 millimètres ; les flasques n° 2 articulés avec le châssis ont quant à eux une portée de 1,195 mètre et une épaisseur de 150 millimètres. Les deux flasques du cardan ont été réalisés en acier S 690 QL, l’axe de liaison avec le support a été réalisé en acier X 30 Cr 13.

Les verrous de chômage, au nombre de deux par passe, sont des structures mécano-soudées et sont articulés sur des pièces fixes ancrées au génie civil et manœuvrés par des crics manuels. Ces verrous permettent la mise en chômage du clapet suite à un fonctionnement normal (levage sur deux vérins) ou suite à un levage accidentel sur un seul vérin.

Les appuis en fond de radier, au nombre de six par passe, sont des structures mécano-soudées et ancrées au génie civil recevant le clapet en position basse.

La structure des verrous de chômage et des appuis en fond de radier a été réalisée en acier S 355.

Le système de liaison s’articule entre le vérin de manœuvre et le montant du clapet. Il est constitué d’une brimballe mécano-soudée, aux extrémités de laquelle deux axes d’articulation en acier inoxydable sont montés et bloqués en rotation. Sur chacun des axes, une rotule permet l’articulation par rapport à la chape du vérin et au montant de commande du clapet. La structure de la brimballe, la tôle du montant du clapet, ainsi que l’anneau qui porte la rotule au niveau du montant de clapet ont été réalisés en acier S 355.

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Des raccordements dans les locaux techniques des piles ont été réalisés pour alimenter les vérins. La course utile des vérins est 9,25 mètres, qui correspond à la différence de longueur de sortie de tige (position extrême basse / butée basse ) et position haute. L’ensemble du réseau électrique et hydraulique traverse la passerelle pour rejoindre les locaux techniques des piles et aboutit à la salle de commandes. La centrale hydraulique a été installée dans le local hydraulique du bâtiment de commandes, sur l’île de l’écluse.

Le réseau de distribution hydraulique est commun à l’ensemble des vérins. Deux collecteurs cheminent à l’intérieur de fourreaux, placés dans une des poutres caisson de la passerelle. Au niveau de chaque pile, des raccordements ont été réalisés pour alimenter les vérins via des électrovannes situées dans les locaux techniques. Les vérins sont équipés de blocs forés. Le bloc foré permet de pallier toute rupture de flexible ou toute fuite sur le circuit hydraulique. Pour les piles centrales sur lesquelles ont été installés deux vérins, chacun d’entre eux a son propre circuit de commande indépendant (électrovanne, bloc foré, tuyauteries de raccordement…) et ce, pour permettre les opérations de maintenance sur le circuit hydraulique d’une bouchure sans condamner l’exploitation de la bouchure adjacente.

Les tuyauteries rigides ont été réalisées en acier inoxydable. Les fixations des tuyauteries ainsi que les raccords avec les composants de la centrale ont été réalisés en assurant l’isolation électrique entre matériaux conducteurs de nature différente.

Toutes les cotes ont été contrôlées en cours de fabrication pour le suivi et la correction des déformations engendrées par le soudage. Les structures faisant l’objet d’usinage ont été contrôlées pour garantir le bon montage aux interfaces.

Afin de vérifier la conformité géométrique des pièces avant peinture et montage sur site, un montage à blanc a été réalisé pour les différents sous-ensembles de vantellerie.

Certains contrôles sur des éléments assemblés ont permis de garantir les bons réglages et le fonctionnement attendu. Des essais de pression du tube de torsion à 0,3 bars ont été réalisés. L’ossature principale du clapet appartient aux sous-ensembles faisant l’objet d’un montage à blanc : assemblages des tronçons de clapet, montage des dispositifs d’étanchéité et des aérateurs de lame d’eau, etc.

Les charnières du clapet, les sous-ensembles « organe de manœuvre/ châssis de supportage », les vannes et batardeaux de la passe à poissons ont fait également l’objet du montage à blanc.

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Des mesures topographiques ont été réalisées pour repérer les axes principaux, les charnières ont toutes été réglées de la même façon, un 1 millimètre a été réalisé à l’aide de lunette et corde à piano puis on a procédé à un réglage fin.

La position du vérin monté sur la pile est bloquée à 55 degrés par des équerres de maintien. Lors du levage du vérin, il est nécessaire de disposer deux élingues non égales en longueur afin de pouvoir mettre le vérin à 55 degrés avec un seul moyen de levage.

Chaque élément de clapet a été amené par convoi exceptionnel. Les éléments de clapet ont été mis en place à l’aide d’un dispositif de ripage. Le ripeur permet de sécuriser les manœuvres lors de la descente de ces éléments entre les butons les plus espacés (6,24 mètres). La cinématique est la suivante :

– Installation du rail de roulement dans la passe ;

– Mise en place dans la passe d’une centrale hydraulique dédiée au ripeur ;

– Mise en place de protections en Néoprène entre le ripeur et l’élément de clapet pour protéger la peinture et garder un bon contact ;

– Ripage de l’élément de clapet jusqu’à sa position finale ;

– Mise en place des axes ;

– Dépose de l’élément de clapet sur une chaise de sécurité ;

– Suppression des cales de bois pour évacuer le ripeur ;

– Réalisation six fois de l’opération ;

– Démontage du chariot de ripage après la pose du sixième élément. Pour terminer, voici la présentation des différents équipements.

Le nouveau barrage de Chatou est constitué de trois passes enjambées chacune par une passerelle de service constituée de deux poutres principales en caisson et d’un platelage réalisé en dalles de béton, supporté par douze traverses métalliques.

Les dimensions principales de chaque passerelle sont les suivantes : une portée d’environ 32,8 mètres, une largeur de 3,1 mètres et une hauteur de 1,50 mètre. La largeur utile du platelage (largeur entre les poutres) est de 2,20 mètres.

La passerelle permettant l’accès au bâtiment de commandes est réalisée suivant les mêmes principes, avec un platelage supporté par six traverses. Ses dimensions principales : une portée d’environ 13,180 mètres, une largeur de 3,10 mètres et une hauteur de 1,50 mètre. La largeur utile du platelage (largeur entre les poutres) est de 2,20 mètres. Ce dernier est constitué de dalles de béton préfabriquées.

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Les appareils d’appui, quatre par pile, sont en Néoprène. La travée rive droite est différente des autres travées. Elle comporte une rampe suspendue. Des dispositifs de suspension, placés à l’aplomb des raidisseurs verticaux des caissons supérieurs, permettent de soutenir deux poutres latérales, qui traversent la passe rive droite du barrage. Au niveau de la rampe, le platelage est équipé de dalles à gradines.

Il s’agit d’une passe à poissons à bassins successifs. Les ouvrages constitutifs de la passe à poissons sont les suivants :

– Un ouvrage de prise d’eau en amont muni d’une vanne d’isolement pour les périodes de crues ;

– Seize bassins successifs            ;

– Une conduite métallique de débit d’attrait ;

– Un bassin aval où transitent à la fois le débit de la passe et le débit d’attrait ;

– Un pertuis de restitution vers la Seine, contrôlé par une vanne qui permet de garantir une chute constante entre le niveau dans le premier bassin et le niveau aval de la Seine.

Afin de répondre aux contraintes d’exploitation et de dysfonctionnement éventuel de l’aménagement, plusieurs modes de fonctionnement sont actionnés. Tout d’abord, le mode automatique qui gère la position des clapets en fonction du niveau amont et des contraintes liées à l’exploitation. Le mode manuel permet à l’exploitant de manœuvrer les clapets quel que soit le niveau du bief amont. Quant au mode dégradé, il intervient en cas de panne complète du système automatisé.

Les cheminements électriques sont prévus. Ils interviennent en tranchée entre le mirador du barrage actuel et le nouveau bâtiment de commandes, et entre le bâtiment de commandes et les vannes de la passe à poissons. Ils sont en fourreaux dans les poutres caissons de la passerelle et en caniveau au niveau des piles.

Un éclairage de mise en valeur de l’ouvrage a été disposé au droit de chacune des piles et de la passerelle. Un balisage permet la circulation nocturne dans les coursives et terrasses techniques. L’éclairage est très diversifié : réglettes fluorescentes, spots lumineux, projecteurs, éclairage de scénographie, feux de signalisation fluviale.

La protection contre les courants traversiers à l’amont de l’écluse est assurée par le prolongement du mur guideau à la pointe amont de l’îlot entre le barrage et l’écluse, d’une longueur équivalente à la distance moyenne entre l’amont du barrage actuel et l’amont du nouveau barrage, soit 55 mètres.

Un câble d’arrêt est prévu, installé à l’amont du futur barrage. Ce câble est dimensionné pour pouvoir stopper un convoi de 5 000 tonnes à la vitesse de 1,5 mètre par seconde. Après déclenchement, le câble pourra être remis en place à l’aide d’un treuil manuel disposé à terre.

Pour cette opération, il est souhaité qu’après un largage volontaire, le câble puisse être réarmé sans avoir recours à la mise à flot d’une embarcation pour l’insertion de la boucle du câble dans le croc de réarmement. Ce câble devra assurer la sécurité des enceintes batardeaux et être ainsi disposé préalablement à tous travaux en Seine.

Les batardeaux amont et aval constituent chacun une bouchure flottante.

Avec une longueur de 31,5 mètres pour une hauteur de 9,5 mètres, le batardeau flottant amont a une masse de l’ordre de 100 tonnes. De même longueur et d’une hauteur de 7 mètres, le batardeau aval a, lui, une masse de l’ordre de 80 tonnes.

Le principe de manutention des batardeaux flottants repose sur leur mise à l’eau ou leur sortie de l’eau au moyen d’un camion-grue pour cette opération réalisée depuis la berge rive gauche. La plateforme de manutention a du pouvoir supporter des charges verticales ponctuelles très importantes, appliquées en tête par les engins.

Amenés à proximité du barrage à l’aide de deux remorqueurs, les batardeaux flottants ont été axés sur les piles de la passe à batarder, puis coulés par remplissage de ballasts. La mise en œuvre du verrouillage et du ballastage a été réalisée depuis les piles ou depuis les pousseurs

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Les acteurs du projet :

VNF a assuré la maitrise d’ouvrage durant toute la durée du projet via sa Direction Territoriale Bassin de la Seine. La maitrise d’œuvre a été réalisée par un Groupement constitué des entreprises Tractebel Engineering/Coyne & Bellier, Spretec et LWA Luc Weizmann Architecte. C’est au Groupement Bouygues TP, Bouygues TP Régions France et EMCC que sont revenus les travaux.

Enfin, la coordination Sécurité Protection de la Santé a été réalisée par BECS et le contrôle technique par l’entreprise SECO.

Le financement du projet :

D’un montant de 69 M€ (valeur 2013), cette opération de modernisation est cofinancée par l’Etat/VNF, la Région Île-de-France dans le cadre du Contrat de projet Etat/Région 2007-2013, l’Agence de l’eau Seine-Normandie, et l’Union européenne dans le cadre du programme Réseau transeuropéen de transport (RTE-T).

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Les différentes étapes du projet

Ce projet s’est déroulé en deux phases : tout d’abord, la construction des trois passes du barrage qui a été réalisée au rythme d’une passe par an, à l’abri d’une enceinte étanche. Puis, la dernière phase des travaux qui a consisté à démolir l’ancien barrage.

2009 Etude d’exécution du barrage et travaux préparatoires 2010 Réalisation de la 1ère passe navigable (partie gauche de l’ouvrage) :

– Installation du batardeau (enceinte étanche). Pour constituer le batardeau, des palpanches ou fiches métalliques, d’une vingtaine de mètres de long chacune, sont fixées dans le sol.

– Terrassements : une fois les palpanches installées, l’intérieur du batardeau est vidé puis terrassé.

– Création des éléments en béton armé : près de 15 000 tonnes de béton ont été coulées dans 2 500 m2 de coffrage et avec 650 tonnes de ferraillage pour réaliser la structure du radier, la culée et la première pile du barrage, hautes de 16,5m de haut, soit 9m au-dessus du niveau de la Seine.

– Pose du clapet et des vérins : le barrage de Chatou est équipé de 3 clapets pour réguler le niveau d’eau. Chaque clapet mesure environ 32 mètres de largeur, 9 mètres de hauteur et pèse 180 tonnes.

– Pose de la passerelle sur les piles.

– Réouverture du batardeau.

2010 Démarrage de la construction de la passe à poissons

2011 Réalisation de la 2ème passe navigable selon le même procédé technique que la passe rive gauche (partie centrale de l’ouvrage)

2012 Réalisation de la 3ème passe selon le même procédé technique (partie droite de l’ouvrage) et construction de la cabine de commande

2013 Finalisation de la passe à poissons et du bâtiment de commande Juillet 2013 : Mise en service opérationnelle du nouveau barrage avec les 3 clapets automatisés

2014 Dernière phase des travaux avec :

o La démolition de l’ancien barrage : désarmement des organes de manœuvre et des équipements métalliques : les 160 tonnes de métal du batardeau de maintenance (33m de long et 8m de large), les vannes et les treuils de l’ancien barrage ont été soulevés, découpés puis évacués par voie fluviale,

o Déconstruction du génie civil du barrage : les ponts et piles ont été grignotés depuis des barges sur la Seine. Les gravats ont été évacués par dragage.

o Travaux de finition (aménagements paysagers)

2015 : Travaux de finalisation de protection de l’ouvrage et essais du batardeau de maintenance

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Le projet en chiffres :

Le plus grand barrage à vannes clapets de France

Largeur de la Seine à Chatou : 110 mètres

Hauteur des piles : 9 mètres au-dessus de la Seine

3 clapets d’environ 180 tonnes : L32m x H9m permettant de réguler le niveau d’eau entre deux biefs.

50 000 tonnes de béton coulées pour la construction du nouveau barrage

20 000 tonnes de déblais évacués par voie d’eau

Passages dans l’écluse de 30 à 40 bateaux par jour en moyenne

733 000 tonnes transportées par mois en moyenne

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Le Bassin de la Seine, un bassin de navigation majeur en France

Sur le réseau à grand gabarit de la Seine, VNF et les collectivités territoriales ont continué à investir en 2013 notamment dans le cadre de projets entre l’Etat, VNF et les régions Ile-de-France et Haute-Normandie (CPER).

A ce titre, la Direction Territoriale Bassin de la Seine de VNF a investi 49,6 millions d’euros dans la modernisation et fiabilisation des infrastructures fluviales en 2013. Sur ces 49,6 millions d’euros, 20,2 millions ont été investis pour la modernisation des barrages et 18,2 millions d’euros pour la régénération des écluses.

La Seine aval est l’un des axes les plus fréquentés de France en matière de transport de marchandises. Réseau à grand gabarit, l’itinéraire est constitué de 233 km de voies d’eau (du pont périphérique aval à Paris au pont Jeanne d’Arc à Rouen), dont 216 km gérés par VNF.

Sur un trafic de 40 millions de tonnes manutentionnées en 2013 en France, 21 millions sont réalisées sur la Seine aval, soit la moitié des trafics du Bassin de la Seine.

Typologie du trafic sur la Seine aval : 60% du trafic correspond à des matériaux de construction destinés à l’approvisionnement de l’ouest de la région Ile-de-France (7,1Mt)

• 17% du trafic correspond à des produits agricoles (céréales 1,6Mt et produits alimentaires 0,3Mt)

• 9% du trafic correspond à des machines/véhicules (1,1Mt)

• 8% du trafic total correspond à des combustibles minéraux (0,9Mt)

En termes de trafic de conteneurs, 117 701 EVP ont été transportés en 2013, soit 51 % du trafic total de conteneurs du bassin de la Seine. Le site de Chatou est situé sur les principales lignes régulières de conteneurs.

En 10 ans, le transport fluvial a progressé de 16% en t-km et de près de 6% en tonnes sur le bassin Seine. En 2013 et malgré un contexte économique difficile, le trafic fluvial de marchandises sur la Seine a bien résisté en affichant une stabilité de 4,2 milliards de T-km (-0,3%). 22 millions de tonnes de marchandises ont été transportées en 2013 contre 23Mt en 2012.

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