Le viaduc d’Autreville est situé sur l’autoroute A31 sur la commune de Belleville sur Moselle (54). Il est actuellement géré par la DIR Est. Ce viaduc, mis en service en 1972, porte les 2 sens de l’autoroute A31 sur un seul tablier bipoutre à dalle orthotrope.
Un ouvrage suivi par le Cerema
Les dimensions du tablier (largeur 32m, longueur 232m en 3 travées de 74m, 93m et 65m) étaient à l’époque une prouesse technique au regard de sa typologie, en limite de gamme. Cette prouesse était notamment liée à la légèreté de l’ouvrage (les 2 poutres sont espacées de 24 mètres ; la dalle sur laquelle circulent les véhicules est en acier, a une épaisseur de 12 millimètres ; elle est raidie par des "pièces de ponts" – qui correspondent à des sections en T inversé reliant les poutres – et par des "augets" – qui correspondent à des sections en "U" parallèles aux poutres).
Cet ouvrage était connu de ses gestionnaires et du Cerema depuis de très nombreuses années puisque son dimensionnement, effectué dans les règles de l’art de l’époque, avait négligé la vérification de l’ouvrage vis-à-vis des problèmes de fatigue. Ce phénomène, qui touche principalement les ouvrages métalliques, est à l’origine, sous le passage répété de poids lourds, de l’apparition de fissures dans la structure métallique (la fatigue du métal est un phénomène connu intuitivement par tous : il correspond à la rupture que l’on obtient après quelques pliages-dépliages d’un trombone).
Au niveau des augets de la dalle orthotrope, les premières fissurations avaient été détectés dès 1975 mais s’étaient accélérées dans les années 90 pour aboutir à des campagnes de réparation de plus en plus rapprochées, avec une augmentation des linéaires de fissures à réparer à chaque campagne.
Le Cerema intervenait régulièrement en assistance de la DIR Est depuis l’origine des désordres pour leur détection (inspections régulières de l’ouvrage) et pour leur réparation (définition des réparations à mener, contrôle de l’exécution des travaux, etc.). Les dernières investigations et recalculs laissaient craindre l’apparition très prochaine de fissuration de fatigue sur les 2 poutres principales du tablier, ce qui aurait eu des conséquences potentiellement désastreuses (nécessité de fermer l’ouvrage en urgence, voire rupture).
Des réparations en vue de conforter l'ouvrage
Les désordres de plus en plus fréquents sur cet ouvrage avaient conduit à la mise en place d’un comité d’experts en 2017 et à un diagnostic complet de l’ouvrage par le Cerema avec un recalcul de l’ouvrage puis l’étude de solutions pérennes (y compris étude de la démolition reconstruction de l’ouvrage, en place ou à côté). In fine, la décision a été prise par la DIR Est, le Cerema et le comité d’experts de conforter l’ouvrage à l’aide d’une solution innovante comprenant 2 grandes phases :
- La réalisation de 4 poutres caisson glissées sous l’ouvrage afin de prendre en charge le tablier sous ses pièces de ponts, au niveau de 204 points d’appuis, et de délester celui-ci de 2000 tonnes de poids propre (et d’une grande partie de ses charges d’exploitation).
- La réalisation, sur la tôle de platelage, d’une dalle en béton fibré ultra-performant (BFUP) afin de stabiliser les problèmes de fatigue sur les augets et le platelage de la dalle orthotrope.
L’opération a fait l’objet d’un appel d’offres en 2021 remporté par le groupement Demathieu Bard – Baudin Chateauneuf – Berthold. La maitrise d’œuvre est assurée par le service d’ingénierie routière de la DIR Est (SIR Lorrain), le Cerema assurant le contrôle extérieur des études d’exécution et des travaux, mais aussi un rôle de conseil à la DIR Est dans les adaptations (et améliorations !) proposées par l’entreprise.
Après avoir réalisé les poutres-caisson au cours de l’année 2023, avec un assemblage à proximité de l’ouvrage et ensuite des hissages et des ripages (par tronçon, sous le tablier) sur de nouveaux appuis réalisés au préalable sous l’ouvrage, la mise en contact des poutres de renfort avec la structure actuelle a été réalisée au cours de 2 week-end en mars et avril 2024.
Lors du week-end du 16-17 mars 2024, un test de mise en contact a été réalisé qui a conduit à valider le bon comportement de la réparation, sous coupure totale de l’autoroute. Les 4 poutres de renfort ont été levées de 121 millimètres à l’aide de 48 vérins situés au niveau de 16 points de levage situés sous les poutres de renfort. La mise en contact a été suivie par 2 contrôles, à savoir le suivi, au cours du levage, de la mise en contact des 204 appuis intermédiaires entre les poutres de renfort et le tablier actuel – cette mise en contact s’effectuant progressivement du centre des travées vers les appuis – et le suivi des reprises des charges au niveau des points d’appuis – cette reprise de charge s’effectuant au fur et à mesure de la mise en contact des 204 appuis intermédiaires.
Une masse totale de 4 800 tonnes a été levée par les vérins : 2 800 tonnes concernaient la structure ajoutée et les autres 2 000 tonnes correspondaient au délestage de la structure du tablier d’origine. Lors du week-end du 6 au 8 avril, une coupure totale de l’autoroute a à nouveau été opérée pendant 36 heures, le temps de lever à nouveau la structure, puis de réaliser les bossages d’appuis en béton (et leur laisser le temps de sécher).
L’opération peut être qualifiée de succès, l’idée de réparation proposée et calculée par Cerema, ayant été réalisée (et améliorée !) par le groupement et ses bureaux d’étude (SECOA pour les calculs et BE internes aux entreprises) sous la maitrise d’œuvre de la DIR Est.