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Reconstruction de 29 barrages manuels dans l’Aisne et la Meuse par des barrages gonflables

Zoom sur la reconstruction de 29 barrages manuels dans l’Aisne et la Meuse par des barrages gonflables

En octobre 2013, VNF, Voies navigables de France avait signé un contrat de partenariat pour la reconstruction des barrages de l’Aisne et de la Meuse dont la durée est prévue pour 30 ans. Ce contrat qui prévoit notamment une construction de l’ensemble des ouvrages d’ici à 2020 a été confié à BAMEO, anciennement nommé CONCESSOC 24, société de projet créée spécifiquement pour la réalisation du projet de reconstruction des barrages de l’Aisne et de la Meuse. Elle est constituée de trois actionnaires : VINCI Concessions (50 %), SOC 43 (30 %) et SHEMA (20 %). Présidée par Fadi Selwan, BAMEO assure le financement, la conception, la construction, l’exploitation, la maintenance courante ainsi que le gros entretien et renouvellement de l’ensemble des ouvrages du projet.

Le montant d’investissement s’élève à 272,7 millions d’euros courants sur la période de construction.

Le projet des barrages de l’Aisne et de la Meuse concerne un total de 31 barrages. Il consiste à remplacer 29 barrages manuels existants par des barrages modernes et automatisés, à assurer la continuité piscicole au droit des 31 ouvrages concernés, et à développer la production d’hydroélectricité. Il s’inscrit dans le programme de modernisation de la voie d’eau mené par VNF.

Le projet des barrages de l’Aisne et de la Meuse couvre un vaste périmètre sur le plan géographique comme au regard du nombre d’ouvrages concernés.

3 régions : Lorraine, Picardie et Champagne-Ardenne

4 départements : Ardennes, Meuse, Aisne et Oise

2 cours d’eau : l’Aisne et la Meuse

29 barrages à aiguilles à remplacer par des ouvrages modernes et automatisés

2 barrages déjà reconstruits : Givet et Monthermé (Ardennes)

2 barrages partiellement automatisés et mécanisés : Villers-devant-Mouzon (Ardennes) et Carandeau (Oise)

L’articulation du contrat prévoit le financement, la conception, la construction, l’exploitation, la maintenance et le gros entretien et renouvellement (GER) de 29 nouveaux barrages automatisés et de leurs équipements associés (ouvrages de franchissement piscicole et tous équipements nécessaires à leur exploitation) ; la déconstruction des barrages manuels remplacés ; le financement, la conception, la réalisation des travaux portant sur les ouvrages récemment reconstruits de Givet et Monthermé, garantissant le respect des objectifs de performance, ainsi que leur exploitation, maintenance, gros entretien et renouvellement (GER) ; l’exploitation, en tant qu’activité accessoire aux barrages, du potentiel hydroélectrique associé aux barrages (en procédant au financement, à la conception, à la construction, à l’exploitation, à la maintenance et aux GER des microcentrales associées aux chutes générées par les barrages) ; la mise en œuvre des mesures environnementales réglementaires et d’accompagnement qui seront définies dans le cadre du projet.

Par ailleurs, le contrat prévoit la réalisation de 3 nouvelles centrales hydroélectriques, toutes sur la Meuse, à Saint-Joseph, Ham-sur-Meuse et Givet, ainsi que la reprise en exploitation de l’installation existante de Revin.

La solution technique retenue pour la réalisation des nouveaux barrages automatisés est celle des barrages gonflables à l’eau. Cette solution, encore jamais utilisée en France, est éprouvée Europe, notamment en Allemagne. Elle répond bien aux caractéristiques des voies et aux niveaux des performances attendues quant à la tenue de la ligne d’eau, garantissant une fiabilité pour les exploitants, les usagers et les riverains.

La solution technique retenue présente par ailleurs un niveau de standardisation élevé qui permettra la facilitation des opérations d’entretien et de maintenance et une optimisation de la gestion du stock de pièces de rechange utilisable sur les différents sites.

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Voies navigables de France (VNF) gère actuellement près de 500 barrages de navigation ou de prise d’eau. Une partie de ces ouvrages est à manœuvre manuelle. Ceux-ci sont à reconstruire compte tenu des situations de travail à risque qu’ils impliquent pour les barragistes. L’état général de certains ouvrages, qu’ils soient manuels ou non, justifie leur rénovation soit totale, soit partielle au niveau des bouchures.

Parmi les solutions envisageables, la technologie des barrages gonflables peut s’avérer être une solution techniquement et économiquement intéressante, tant en investissement qu’en exploitation et maintenance. Leur délai de mise en œuvre peut être relativement plus court que pour des bouchures traditionnelles, eu égard aux contraintes de batardage/débatardage en rivière par exemple.

Bien que mondialement très répandu (près de 2 600 barrages recensés), et cela depuis les années 1950, le « gonflable » est resté confidentiel en France, et en particulier sur le réseau VNF sur lequel seuls trois barrages en sont équipés à fin 2011. Ce type de bouchure trouve de nombreuses applications: hydroélectricité, stockage d’eau, protections contre les inondations, régulation de niveau d’eau,… Concernant les barrages de navigation, les autorités allemandes en charge des voies navigables réalisent depuis 2005 des ouvrages gonflables à l’eau.

La technologie gonflable est très liée au savoir-faire des quelques fournisseurs présents sur le marché. Toutefois, à fin 2010, très peu d’éléments étaient encore brevetés.

La technologie «gonflable» se divise en deux catégories dont les concepts de fonctionnement sont différents :

• le barrage gonflable sans volet métallique, appelé dans le présent guide « barrage gonflable » en différenciant le barrage gonflé à l’air « BGA » du barrage gonflé à l’eau « BGE » ;

• et le barrage gonflable à volets métalliques « BGVM ».

Les barrages gonflables :

Le barrage gonflable a été développé en France par M. Mesnager, puis aux Etats-Unis par M. Imberston. La première réalisation est apparue en 1959 à Los Angeles.

Le barrage gonflable se compose d’une membrane formant une baudruche, qui est ancrée sur un radier en béton au fond du cours d’eau. Cette baudruche est gonflée au moyen d’air (BGA : Barrage Gonflable à l’Air), d’eau (BGE : Barrage Gonflable à l’Eau), voire d’une combinaison des deux, dans le but d’assurer le maintien ou la régulation d’un plan d’eau.

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Le barrage gonflable à volets métalliques

Le Barrage Gonflable à Volets Métalliques (BGVM) a été principalement développé par la société Obermeyer en 1988, date à laquelle le premier barrage du même nom est installé aux Etats-Unis.

Une variante du BGVM, utilisant un seul coussin gonflé au moyen d’air ou d’eau pour actionner l’ensemble des volets, a été développée à la même période par la société Hydro Air Bank en Italie.

Le BGVM se compose de volets manœuvrés par des coussins qui jouent le rôle d’un actionneur gonflable, l’ensemble étant ancré sur un radier en béton au fond du cours d’eau. Ces coussins sont gonflés au moyen d’air ou d’eau dans le but d’incliner les volets afin d’assurer le maintien ou la régulation d’un plan d’eau. Les volets jouent également le rôle de protection du coussin.

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Éléments technologiques propres aux barrages gonflables avec ou sans volets métalliques

Focus technique, en particulier sur la constitution de la membrane, cœur du dispositif d’un barrage gonflable avec ou sans volets métalliques.

Membrane

Constitution

La membrane d’un barrage gonflable est un matériau composite constitué d’une ou plusieurs nappes de fibres de polymère, selon la résistance désirée, noyées dans un élastomère.

Les nappes de fibres ont pour fonction de reprendre les efforts de traction induits par les différentes charges.

Les couches d’élastomère jouent un rôle différent en fonction de leur position et peuvent donc être constituées différemment :

• la couche extérieure joue le rôle de protection aux différents types d’agressions apportés par l’eau, les UV, la chaleur, l’ozone, et surtout le passage des sédiments (résistance à l’abrasion) ;

• la ou les couche(s) intermédiaire(s) (dans le cas de plusieurs nappes de fibres) joue le rôle d’adhésion vis-à-vis des nappes de fibres et d’étanchéité vis-à-vis de l’eau extérieure ;

• la couche intérieure joue le rôle d’étanchéité vis-à-vis du fluide de remplissage et de protection pour la nappe de fibre intérieure. Une résistance à l’ozone peut également être requise dans le cas du gonflage à l’air, mais dans une moindre mesure que pour la couche extérieure.

membrane

Fabrication

Les trames de textile sont préalablement trempées dans un bain pour améliorer leur adhérence avec le caoutchouc. Le mélange de caoutchouc passe dans des rouleurs compresseurs pour former des lés. Les lés de caoutchouc et les trames textiles sont superposés et passés sous presse à chaud. On parle alors de vulcanisation. On obtient ainsi des lés de largeur limitée et de longueur importante.

En fonction des dimensions du barrage et des fournisseurs de membranes, ces lés peuvent être assemblés longitudinalement ou transversalement. La plupart des fabricants les assemblent transversalement, les trames de textile ayant une plus grande résistance longitudinale (sens de fabrication) et le barrage étant soumis à plus de sollicitations dans cette direction. L’assemblage s’effectue par mise en place d’une colle spéciale et d’une nouvelle vulcanisation locale à chaud.

Une autre technique consiste à réaliser un autoclave. Elle consiste à utiliser un four chaud à haute pression pour assurer l’adhésion des trames de textile au caoutchouc. Ce procédé est moins répandu car il impose au fournisseur de disposer d’un outil de production de grande dimension dont le coût d’investissement peut s’avérer peu rentable.

Ces phénomènes irréversibles liés à la vulcanisation permettent notamment d’améliorer pour l’élastomère :

• l’élasticité et dans une moindre mesure ses propriétés de résistances mécaniques ;

• la tenue thermique, en supprimant la thermo-plasticité.

Pour différents usages, l’épaisseur de la membrane varie entre 4mm et 30mm selon les fournisseurs et le nombre de couches. Les épaisseurs courantes restent toutefois en deçà de 16mm.

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Elastomère

L’élastomère, usuellement appelé caoutchouc, présente des propriétés élastiques lui permettant de supporter de très grandes déformations avant rupture.

Cinq types d’élastomères employés pour constituer les membranes des barrages gonflables ont été recensés :

• le caoutchouc naturel (NR) issu du latex ;

• le styrène-butadiène (SBR) ;

• le chloroprène (CR) ;

• l’éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM) ;

• le polyéthylène chlorosulfoné (PECS), couramment appelé Hypalon.

Polymère

Le polymère, usuellement appelé fibre synthétique, présente des propriétés mécaniques et chimiques lui conférant une bonne résistance mécanique et une bonne adhérence avec l’élastomère.

Les polymères employés pour constituer les membranes des barrages gonflables sont :

• le polyester (PES) ;

• le polyamide (PA), plus connu sous le nom de nylon.

 

Interface avec le génie civil

Radier

Le radier permet de reprendre les charges de la baudruche à proprement parler, les charges transmises par la bouchure et les sous-pressions. Il présente une face plane au droit de l’emprise de la membrane avec une éventuelle échancrure en partie aval afin que cette dernière puisse s’y déposer.

Le bord amont peut être légèrement surélevé pour pouvoir inscrire l’ancrage amont de la baudruche dans le génie civil.

Son épaisseur est fonction des charges nommées précédemment et de la géologie de fondation. Son dimensionnement se fera selon l’Eurocode 0, 1, 2 et 7 (voire selon le fascicule 62-Titre V dans le cas de fondations profondes en attendant l’actualisation de l’Eurocode 7, ainsi que selon l’Eurocode 8).

Les cas de charge suivants sont en particulier à étudier :

• batardage d’une passe avec une bouchure totalement dégonflée, notamment dans le cas du barrage gonflé à l’eau > sous-pression (soulèvement) ;

• bouchure gonflée, notamment dans le cas du barrage gonflé à l’eau, et prise en compte du poids d’eau > contrainte au sol.

L’épaisseur du radier sera également dépendante de la contrainte de passage des conduites d’air ou d’eau. A titre indicatif et sans considération ni des cas de charge précédemment cités, ni de la géologie de fondation, il est d’usage de considérer une valeur standard de :

• 1m d’épaisseur dans le cas des barrages gonflés à l’eau, pour des canalisations de l’ordre de 200 à 300mm de diamètre ;

• 0,6m à 0,8m d’épaisseur dans le cas des barrages gonflés à l’air, pour des canalisations de l’ordre de 50 à 100mm de diamètre.

Concernant l’emprise de la membrane, celle gonflée à l’air nécessite un périmètre de membrane moins important pour une même hauteur utile, en comparaison aux membranes gonflées à l’eau.

Cela résulte de la compressibilité de l’air qui permet de monter plus facilement en pression à l’intérieur de la membrane ainsi que du poids de l’eau qui s’exerce sur la paroi interne de la membrane.

Le radier d’un barrage gonflé à l’eau est donc plus large, de l’ordre de 2,4 fois la hauteur utile, afin de pouvoir accueillir sur sa surface la membrane dégonflée. Pour le gonflage à l’air ce rapport passe à 1,8.

Ces rapports peuvent être augmentés pour faciliter les opérations de maintenance, notamment pour la prise en compte d’un espace d’accès et de travail entre le batardeau de maintenance et le barrage.

radier

Piles

Afin d’assurer l’étanchéité latérale de la baudruche, mais également de permettre un meilleur effacement en cas de crue, il est recommandé d’incliner les bajoyers des piles.

L’implantation d’un barrage gonflable sur des bajoyers verticaux est possible, cependant une inclinaison à une pente de 1H/3V est idéale. En effet, il faut trouver un compromis entre cette disposition de bajoyer incliné et l’emprise de la pile dans la rivière. L’absence de charge sur la pile permet de réduire la largeur en tête des piles à 0,5m, sauf exigence particulière d’exploitation.

Corrélativement, il est recommandé de soigner la forme du bord amont des piles afin de limiter les pertes de charge.

En règle générale, le dimensionnement des piles se fera selon l’Eurocode 0,1 et 2, … en prenant en compte le cas de charge où une passe serait batardée et sa voisine non (poussée hydrostatique la plus défavorable).

piles

Ancrage

Gonflage à l’air

L’ancrage de la membrane sur la fondation en béton se fait par une ligne d’ancrage à l’amont de la baudruche qui est alors constituée d’une membrane repliée sur elle même.

En cas de hauteur d’eau aval importante, la nécessité d’ajouter une ligne d’ancrage à l’aval du barrage est à étudier afin de reprendre les efforts de traction induits. Cette seconde ligne d’ancrage ne permet pas de s’abstenir de l’installation d’une membrane plaquée au radier, qui est nécessaire afin d’assurer l’étanchéité de la baudruche et du pincement de la membrane par les ancrages.

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Gonflage à l’eau

Les lignes d’ancrages de la membrane de barrages gonflés à l’eau sont doubles, mais la membrane n’est pas repliée sur elle-même, l’étanchéité inférieure de la baudruche est alors assurée par le seuil en béton.

Dans le cas de faibles hauteurs de barrage (<1m), une seule ligne d’ancrage et une membrane repliée sur elle-même peuvent être envisagées, moyennant une justification de la reprise des efforts.

La ligne d’ancrage aval peut être positionnée à l’intérieur ou à l’extérieur de la baudruche selon les dispositions constructives propres aux fournisseurs consultés. Le choix de s’orienter vers l’une ou l’autre de ces solutions est essentiellement lié à d’éventuelles contraintes d’emprise lors de l’installation. L’ancrage à l’extérieur présente l’avantage de faciliter la vérification de cette partie d’ouvrage lors des inspections.

Type d’ancrage

La membrane est pincée par une pièce métallique (clamp). Ce pincement s’effectue soit au niveau d’une pièce cylindrique (ralingue) située en bout de membrane, soit directement sur le corps de la membrane, elle est alors traversée par l’ancrage, soit les deux. Le type d’ancrage peut varier en fonction des fournisseurs, ces derniers ayant pu développer des systèmes qui leur sont propres.

Les schémas ci-dessous illustrent les principes d’ancrages actuellement recensés. La géométrie des pièces métalliques peut varier en fonction de la hauteur du barrage et des efforts à reprendre.

Eléments de dimensionnement

Les ancrages sont dimensionnés selon les contraintes de cisaillement et les efforts de traction.

Ces efforts sont induits par la membrane soumise à sa pression interne et aux poussées hydrostatiques.

Le dimensionnement des ancrages s’effectue ensuite selon l’Eurocode 3.

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Fosse de dissipation

De la même manière que pour les autres systèmes de bouchure fonctionnant en surverse, le barrage gonflable nécessite l’aménagement d’un ouvrage de dissipation à l’aval du barrage afin de limiter les affouillements de pied.

Les bouchures gonflables ne disposent pas d’une fosse au sein du radier comme c’est le cas pour les bouchures de type clapet : le besoin de dégonfler la membrane sur un radier plan n’autorise pas cette réservation dans le génie civil. De plus, cela aurait présenté l’inconvénient de former un piège à embâcles sous la baudruche. La principale disposition constructive observée sur les ouvrages actuellement en service est l’aménagement d’une protection du lit de la rivière en aval immédiat du radier.

Du fait de l’énergie de la chute au pied du barrage, notamment lorsque le niveau d’eau aval est faible, une attention particulière doit être portée à l’interface membrane-béton: résistance à l’abrasion du génie civil ou protection de la face extérieure de baudruche en contact avec le radier.

Certains fournisseurs proposent à cet effet la pose d’un «tapis» de protection en élastomère plaqué sur le béton au pied du barrage.

 

Gonflage / Dégonflage

Air

Le gonflage de la membrane se fait au moyen d’un compresseur situé dans une infrastructure simple et unique (un seul local technique en rive peut convenir pour tout le système). Ce compresseur alimente la membrane en air à l’aide d’une ou plusieurs conduites dont les entrées sont réparties sur le linéaire de la baudruche. Il permet également la vidange de la baudruche à l’aide d’une conduite de vidange. Les conduites seront de préférence en inox.

Afin de récupérer les eaux de condensation présentes dans le circuit, les canalisations présentent une légère pente orientée vers la rive pour permettre des opérations de purge et éviter toute obstruction du circuit d’air.

Ce compresseur peut être manœuvré manuellement ou automatiquement. Le système d’automatisme recommandé consiste à mettre en place un capteur de pression mesurant la pression interne de la baudruche, et à entrer une consigne d’une pression basse entrainant le démarrage du compresseur (pour pallier d’éventuelles fuites), et d’une pression haute (de service) entrainant l’arrêt du compresseur.

Lorsque les passes d’un barrage doivent fonctionner de manière indépendante, chaque passe ou groupe de passes devra comporter son propre circuit d’alimentation.

La régulation s’effectue par la mise en place d’une mesure de niveau amont pouvant entrainer la vidange partielle ou totale de la baudruche, en cas de crue par exemple, ainsi que le gonflage selon les variations du niveau d’eau.

La pression interne de la membrane est fonction de la hauteur d’eau retenue par le barrage. A titre indicatif, elle est de l’ordre de 0,1 bar par mètre d’eau. Cette pression doit être définie par le concepteur pour prendre en compte les différents cas de charge qui s’appliqueront au barrage.

La garantie d’une vidange complète de l’air contenu dans la bouchure lors d’un effacement total en crue nécessite l’étude de dispositions constructives particulières (nombre et positionnement des départs de vidange par exemple).

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Eau

Le gonflage à l’eau se base sur le principe des vases communicants. Le principe de fonctionnement peut varier d’un fournisseur à l’autre.

Pour l’exemple du schéma qui suit, représentant un cas courant de local technique, un premier puits permet de collecter l’eau de la rivière. Un pompage permet de rehausser le niveau d’une seconde colonne d’eau qui est en relation avec la membrane au moyen d’une conduite d’amenée entraînant son remplissage. La hauteur d’eau dans cette colonne est de l’ordre de 1,6 fois plus élevée que la hauteur utile de la baudruche.

La vidange fonctionne de la même manière avec la mise en communication de la membrane avec une troisième colonne dont le niveau peut être contrôlé au moyen d’une vanne. Une quatrième colonne d’eau permet la vidange complète de la membrane. Celle-ci est engagée gravitairement dès lors que la vanne de vidange est ouverte et qu’il existe une différence de charge entre l’amont et l’aval du barrage.

La garantie d’une vidange complète de l’eau contenue dans la bouchure lors d’un effacement total en crue nécessite l’étude de dispositions constructives particulières : nombre et positionnement des départs de vidange par exemple.

Le temps de dégonflage peut être réduit et maîtrisé par mise en place d’un pompage dans la quatrième colonne. Cette disposition est à étudier lorsque le niveau d’eau au point de rejet aval est susceptible d’être élevé.

Ce système comporte autant de colonnes de remplissage (seconde colonne) et de régulation (troisième colonne) que de passes, lorsqu’il est nécessaire de les manœuvrer de manière indépendante. Le local technique en rive est d’un gabarit plus important que celui d’un système de gonflage à l’air : sa profondeur doit atteindre un niveau inférieur à celui du radier du barrage.

Les conduites utilisées pour le gonflage à l’eau sont de dimensions plus importantes que pour le gonflage à l’air (100 à 300mm), et sont constituées de ce fait suivant les projets en PVC ou PEHD.

Afin de récupérer l’air qui serait présent dans le circuit, la bouchure est généralement équipée de systèmes de purges aux points hauts de la membrane.

La forme de la membrane gonflée à l’eau est ovalisée en raison du poids plus important de l’eau qui s’équilibre avec la poussée d’eau à l’amont.

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Air/Eau

Ce type de gonflage est en comparaison de ceux qui précèdent très peu répandu puisque cinq barrages équipés de cette technologie ont pu être recensés dans le monde.

L’intérêt de ce mode de gonflage permet de bénéficier des avantages du gonflage à l’eau, notamment dans sa capacité à mieux réagir aux sollicitations hydrodynamiques, et de la possibilité de limiter la taille de la membrane en complétant son remplissage à l’air.

Ce type de gonflage semble avoir été développé pour l’aménagement de barrages spécifiques : barrage de Ramspol aux Pays-Bas, servant de barrière de protection contre les fortes marées par exemple.

Son intérêt éventuel pour le projet est à justifier par le concepteur.

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Les spécificités du Barrage Gonflable à Volets Métalliques

Nota : le « principe » du barrage gonflable à volets métalliques est aujourd’hui libre de droit. Cela reste récent et implique que la grande majorité des ouvrages de ce type actuellement en service ont été produits par la firme détentrice du brevet « Obermeyer Inc. ».

Les développements technologiques de ce type de barrage installés durant les vingt dernières années, dont certains sont présentés ci-dessous, ont par conséquent été portés principalement par ce fournisseur, ainsi que par la société Hydro Air Bank.

Il existe à ce jour plusieurs principes d’associations volets/coussins (qu’il y ait un ou plusieurs lits de coussins superposés) :

• plusieurs volets manœuvrés par plusieurs coussins ;

• plusieurs volets manœuvrés par un seul coussin.

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Cas de volets manœuvrés par des coussins indépendants

Dans le cas d’une bouchure constituée de volets manœuvrés par plusieurs coussins à raison d’un coussin par volet, on parle de modules indépendants. Un module est composé des sous-ensembles suivants :

• un volet métallique ;

• un coussin gonflable ;

• un ensemble ancrage/articulation ;

• des sangles de maintien ;

• un brise-lame.

L’ensemble ancrage/articulation permet à la fois de fixer la membrane à la fondation et d’accueillir l’articulation du volet.

Les sangles de maintien permettent d’éviter au volet de se renverser vers l’amont et permettent de maintenir le volet contre le coussin.

Le BGVM se fait habituellement à l’air. Les pressions de service sont de l’ordre de 0,4 à 1bar pour les dimensions d’ouvrages classiques type VNF.

Les pressions maximales admissibles sont souvent plus importantes, de l’ordre de 1 à 2bars, en raison de la prise en compte de charges accidentelles, telles que l’affaissement d’un coussin et le maintien du volet attenant par ses voisins, le non-affaissement de la bouchure lors d’une crue, la formation d’une couche de glace à l’amont du volet, …

Pour des hauteurs supérieures à 4,5m, le fournisseur Obermeyer propose un doublement des coussins afin de limiter la pression à l’intérieur de chaque baudruche.

Le génie civil diffère d’un barrage gonflable en raison des charges plus localisées appliquées au radier du fait de la présence des volets, mais surtout en raison des bajoyers verticaux des piles et culées.

Du fait de l’indépendance des modules, la mise en œuvre de piles intermédiaires n’est pas strictement nécessaire, ce qui présente l’avantage d’équiper des passes de longueur importante, dans la mesure où cela reste compatible avec les besoins et possibilités de batardage.

Afin assurer l’étanchéité sur tout le linéaire du barrage, deux solutions sont envisageables :

• soit les modules fonctionnent indépendamment les uns des autres, dans ce cas les volets doivent comporter sur leur bords latéraux un contreplat métallique d’un coté et un joint, type note de musique, de l’autre ;

• soit les modules d’une passe fonctionnent ensemble, dans ce cas l’étanchéité est assurée par la mise en place d’un joint en caoutchouc armé fixé à chaque volet adjacent.

A noter que dans le premier cas, les frottements occasionnés lors de manœuvres engendrent un couple de torsion dans les volets métalliques qu’il convient de prendre en compte lors de leur dimensionnement.

Dans le second cas, le joint inter-volet n’est souvent pas dimensionné pour permettre à un volet d’être soutenu par les deux volets voisins dans le cas d’un incident sur le coussin ayant engendré son dégonflement. Il est dans ce cas préconisé de développer un dispositif pour pallier ce cas accidentel (liaison renforcée des panneaux entre eux comme c’est le cas pour le barrage BGVM d’Auxonne par exemple).

Il est également nécessaire de mettre en place un joint en caoutchouc armé plat au droit des volets formant les extrémités du barrage, et de traiter les bajoyers au niveau du contact avec le volet métallique, pour assurer l’étanchéité latérale de la bouchure. Les différents procédés recensés sont :

• la mise en place d’un plat métallique en acier inoxydable, associé à un système de chauffage en cas de gel ;

• la mise en place d’un plat en polyéthylène ;

• un traitement fin du béton des bajoyers, complété ou non d’un revêtement en résine d’époxy.

Dans le cas de la mise en place de plat en polyéthylène, une attention particulière sera portée sur le scellement du plat sur le génie civil et sa tenue dans le temps.

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Cas de volets manœuvrés par un unique coussin

Le BGVM peut également être constitué de plusieurs volets liés entre eux par des joints plats en caoutchouc armé et d’un unique coussin de grande longueur. La conception est, à ce détail près, en tout point similaire.

Ceci permet notamment une meilleure répartition des charges et une pression de remplissage a priori plus faible. En revanche, une avarie sur le coussin monopolisera un plus grand linéaire de barrage par rapport à une solution modulaire.

Cette pression plus faible permet notamment de pouvoir utiliser l’eau comme fluide de remplissage.

Adaptation du génie civil existant

La réutilisation de génie civil existant est assez fréquente pour la technologie gonflable. En effet, sa mise en place intervient souvent en remplacement d’un autre type de bouchure (clapet, aiguilles,…).

Ceci ne nécessite généralement pas de modifications majeures sur le génie civil existant. Le barrage gonflable permet l’économie d’un organe de manœuvre lourd (vérin, treuil,…), souvent positionné au niveau des piles. La descente de charge sur le génie civil est mieux répartie.

De manière générale, lorsque une partie du génie civil existant peut être conservée, une réflexion est à mener pour adapter le format des vérifications à produire pour atteindre le niveau de fiabilité fixé par le maître d’ouvrage.

En effet, l’application des codes de calcul pour une structure neuve sans adaptation peut conduire à une impossibilité de justifier le génie civil conservé.

Les aménagements à prévoir sont :

• adaptation des piles :

* dans le cas des barrages gonflables, et selon l’état des piles, l’aménagement des bajoyers inclinés peut nécessiter une déconstruction partielle des piles, l’ajout de béton, voire la déconstruction complète de la pile. La réutilisation d’un génie civil existant dans une emprise limitée peut contraindre à adapter la baudruche sur des bajoyers verticaux, engendrant la formation d’un pli pouvant se situer sous la cote de retenue de la baudruche, qui peut être à prendre en compte dans la définition de la hauteur utile de la bouchure ;

Ce pli s’observe principalement pour les barrages de grande hauteur. Il n’est pas rare d’adopter des bajoyers verticaux pour les barrages de hauteur inférieure à 1m pour lesquels cette sujétion devient mineure ;

* dans le cas des BGVM, seule la surface de contact du volet sur le bajoyer est à adapter ;

• réalisation de réservations dans le radier, les culées et les piles pour permettre le passage des conduites d’alimentation et l’implantation des boulons d’ancrage ;

• adaptation du radier pour pouvoir accueillir la bouchure en position dégonflée. A noter qu’en fonction de l’état du radier et de son épaisseur, des injections, des ancrages voire des ajouts de béton peuvent s’avérer nécessaires ;

• injection des ancrages et adaptation de leurs dimensions (diamètre, longueur) pour s’assurer de la reprise des efforts de traction induits par la membrane ;

• réalisation ou adaptation de rainures à batardeaux.

Préalablement à ce choix de réutilisation, il sera nécessaire d’étudier les points suivants :

• les conditions de fondation ;

• la qualité des matériaux utilisés pour le génie civil (état des bétons, des maçonneries,…) ;

• la conception de l’ouvrage existant.

Pour cela, les plans d’archive (constitution du radier, présence de parafouilles,…) mais également des essais géotechniques et des reconnaissances particulières (investigations sur les matériaux, conformité des plans,…) seront utiles afin de juger de l’état du génie civil et de l’opportunité de sa réutilisation.

Données BRL Ingénierie – VNF – CETMEF

Date de publication : 06/2012

Caractéristiques : 363 pages

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