rapport pfe el fatoiki

8/17/2019 Rapport Pfe El Fatoiki

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Travail de fin d’études 2013

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Remerciements

Au terme de ce travail de fin d’étude, je tiens à exprimer mes

sincères gratitudes et ma profonde reconnaissance à toutes les

personnes qui ont contribué de près ou de loin, à la réalisation de ce

travail.

Je voudrai remercier en particulier, mon encadrant interne Mr.Khaled LAHLOU, d’avoir accepté d’encadrer mon travail, pour sadisponibilité et ses conseils pertinents. Je suis très reconnaissant

envers toute la connaissance qu’il n’a cessé de me prodiguer.

Je remercie vivement mon encadrant externe M. EL HANKARI

Mounir, chef de lot ouvrages d’accostages à Tanger Med Engineering

(TME), de m’avoir accueilli au sein de TME, pour l’attention et le

temps qu’il m’a accordés, ainsi que les efforts qu’il a déployés le long

de cette période dans un seul objectif : voir le fruit et le résultat de ce

travail.

J’adresse un vif remerciement à M. Jamal BENBOUZIYANE,

professeur à l’EHTP pour ses aides, ses conseils visés et sa grande

disponibilité pour faire réussir ce projet.

Finalement, un grand merci à tout le corps professoral du

département Génie Civil à l’EHTP, pour les efforts qu’ils fournissent pour nous procurer une formation solide digne d’un ingénieur de

l’avenir.


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Résumé

Pendant la durée de mon travail de fin d’études, j’ai été amené àanalyser les méthodes de construction du quai en blocs du portTanger Med II.

Après avoir présenté le projet, j’ai procédé à une description desétapes suivies pour la construction du mur de quai en blocs de ce port.

En deuxième lieu, j’ai mené une étude de quantification descontraintes rencontrées lors de l’exécution des travaux deconstruction du quai, et ce en plusieurs étapes :

Un calcul manuel, ainsi qu’une modélisation à l’aide dulogiciel de calcul en éléments fini PLAXIS, du tassement de lacouche de réglage sous le mur de quai pour essayer d’expliquerles déplacements des éléments de l’ouvrage.

Une analyse des méthodes utilisées sur chantier pourvérifier l’alignementdu mur de quai.

Une étude de l’effet du retrait thermique du béton de lapoutre de couronnement.

L’analyse de ces difficultés à débouché sur la propositiond’améliorations des méthodes pratiquées sur chantier.

j’ai enfin, étudié la stabilité du mur de quai dans un cas défavorable

qui est celui du mur de qua incliné en arrière, et la poutre decouronnement en porte à faux de 51 cm. La vérification de la stabilitévis-à-vis du glissement, du renversement et du poinçonnement estcomplétée par une justification de la stabilité du mur de quai face augrand glissement, réalisée à l’aide du logiciel GEOSLOPE.


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Table des matières :

Chapitre I : Présentation du projet de construction du port TANGER

MED II ..................................................... ................................ 11

I. Port Tanger Med II............... ............... ............ ............... ............ ............... .11

II. Entreprises ........................... ............ ............... ............ ................ ............12

III. Infrastructures............. ............... ............ ............... ............. ............... .....12 III.1. Quais ..........................................................................................................................12 III.2. Ouvrages de protection ...............................................................................................13 III.3. Terre-pleins ................................................................................................................13 III.4. Accessibilité du port ....................................................................................................13

Chapitre II : Méthodes de construction du mur de quai en bloc au port

Tanger Med II ............................................................. .............. 15

I. Description générale ...................................................................................15

II. Phasages des travaux ................................................................................16

III. Fabrication et stockage des blocs en béton....................................................16 III.1. Préfabrication des blocs ..............................................................................................16 III.2. Chargement des blocs .................................................................................................17 III.3. Déchargement et stockage des blocs ............................................................................18

IV. Description de la construction du mur de quai... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ...19 IV.1. Levé bathymétrique ....................................................................................................19 IV.2. Dragage de la souille ...................................................................................................19 IV.3. Réalisation de la couche de fondation ..........................................................................21 IV.4. Pose des blocs de quai..................................................................................................23 IV.5. Réalisation du tapis anti-affouillement........................................................................25 IV.6. Réalisation de l’épaulement .........................................................................................26 IV.7. Mise en place du filtre en stérile de carrière ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ......27 IV.8. Bétonnage de la poutre de couronnement ....................................................................28 IV.9. Mise en place des équipements de quai........................................................................29

Chapitre III : Contraintes liées à la construction du mur de quai.... 31

I. Tassement du ballast ..................................................................................31 I.1. Données.........................................................................................................................31 I.2. Calcul des charges .........................................................................................................32 I.3. Calcul du tassement : ....................................................................................................35 I.4. Résultats des calculs manuels........................................................................................36 I.5. Calcul à l’aide du logiciel PLAXIS ..................................................................................37 I.6. Comparaison des résultats : ...........................................................................................39 I.7. Conclusion et recommandation ......................................................................................39

II.

L’alignement du mur de quai

......................................................................40

II.1. Méthodologie : ..............................................................................................................40 II.1.1. Implantation du premier bloc :...............................................................................40


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II.1.2. Implantation de la suite des blocs : ........................................................................42 II.2. Difficultés rencontrées pour l’alignement des blocs de base ...........................................43

II.2.1. Le déplacement du plomb d’alignement par rapport à la verticale ..........................43 II.2.2. Méthode du Treuil .................................................................................................52 II.2.3. Difficultés liée s au système de clé entre blocs........................................................55

II.2.4. Conclusion et recommandation ..............................................................................56 III. Difficultés rencontées lors du bétonnage de la poutre de couronnement .. .. .. .. .. .. .56

III.1. Introduction ................................................................................................................56 III.2. Retrait thermique dans la poutre de couronnement.....................................................57 III.3. Propriétés thermiques du béton ..................................................................................58 III.4. Gradient thermique et retrait .....................................................................................58 III.5. Recommandations .......................................................................................................59

III.5.1. Ciment à faible chaleur d’hydratation: ..................................................................59 III.5.2. Coffrages isolants .................................................................................................59 III.5.3. Refroidissement de l’eau de gâchage .....................................................................59

III.5.4. Isolation polystyrène ............................................................................................61 III.5.5. Cendres volantes ..................................................................................................61 III.6. Conclusion ..................................................................................................................62

Chapitre IV : Calcul de l effet des décalages des blocs H et J et

vérification de la stabilité du mur de quai à Q-18mZH .................. 62

I.

L’analyse structurelle des portes

-à-faux : ..... ............... ............ ............... ........63 I.1. Matériaux......................................................................................................................63 I.2. Vérification du bloc H ....................................................................................................64

I.2.1. Charges...................................................................................................................64

I.2.2. Flexion ....................................................................................................................64 I.2.3. Effort tranchant ......................................................................................................65 I.2.4. Conclusion ..............................................................................................................65

I.3. Vérification du bloc J .....................................................................................................65

II . Calcul de stabilité du mur de quai Q-18 mZH, pour un décalage de 51 cm du bloc H

..................................................................................................................66 II.1. Hypothèses de calcul ....................................................................................................66

II.1.1. Matériaux ..............................................................................................................66 II.1.2. Actions...................................................................................................................69

II.2. Critères de stabilité ......................................................................................................72 II.2.1. Glissement.............................................................................................................72 II.2.2. Renversement ........................................................................................................72 II.2.3. Capacité portante de la fondation ..........................................................................72 II.2.4. Grand glissement...................................................................................................73

II.3. Calcul en statique ........................................................................................................74 II.3.1. Combinaisons d’action ...........................................................................................74 II.3.2. Calcul des efforts : .................................................................................................74 II.3.3. Calcul des facteurs de sécurité ...............................................................................80 II.3.4. Conclusion .............................................................................................................82

II.4. Calcul en sismique .......................................................................................................82 II.4.1. Actions...................................................................................................................82

II.4.2. Combinaisons de charges en sismique ....................................................................90 II.4.3. Critères de stabilité : .............................................................................................90


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II.4.4. Calcul ....................................................................................................................90 II.4.5. Conclusion .............................................................................................................92

II.5. La stabilité du mur de quai dans le cas d’une inclinaison d’un angle de 1° par rapport àla verticale : .........................................................................................................................92

II.5.1. Méthode de calcul : ................................................................................................92

II.5.2. Calcul : ..................................................................................................................93 II.5.3. Conclusion : ...........................................................................................................94 II.6. Grand glissement : .......................................................................................................94

II.6.1. Données .................................................................................................................94 II.6.2. Résultats ...............................................................................................................97 II.6.3. Conclusion .............................................................................................................98

Annexes................................................... ............................... 100

Annexe 1 : détail des blocs du mur de quai à -18mZH (Cotes en mm).. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 101

Annexe 2 : détails de la vérification structurelle du porte-à-faux du bloc J de 80 cm 105

Annexe 3

: Calcul des facteurs de sécurité en cas du mur incliné vers le côté terre d’un

angle de 1° par rapport à la verticale .... ..... ..... ..... ..... ..... ... .... ..... ..... .... .... ..... ... 107

Annexe 4 : Grand glissement avec GEOSLOPE ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... . 111

Bibliographie .......................................................................... 114


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Liste des figures

Figure 1: plan du port Tanger Med II ................................................................................... 11Figure 2 : acropode.................................................................................................................. 13Figure 3 : caisson en forme quadrilobe ................................................................................. 13Figure 4 : Accès terrestre au complexe portuaire ................................................................ 14Figure 5 Profil type du mur de quai à -16 mZH ................................................................... 15Figure 6 : Figure élévation du mur de quai (pose des blocs en quinconce) ........................ 15Figure 7 : Bétonnage des blocs de quai ................................................................................. 17Figure 8 : Levage des blocs par le pont roulant.................................................................... 18Figure 9 : Zone de stockage des blocs de quai....................................................................... 19Figure 10 : Drague excavatrice « Ambiorix » et chalands fendable ................................... 20Figure 11 : Dragage de la souille pour le quai à -16mZH (le schémas montre lesmatériaux à draguer) .............................................................................................................. 20

Figure 12 : cadre de réglage ................................................................................................... 21Figure 13 : Pose du cadre de réglage moyennant une grue sur barge................................ 22Figure 14 : Pose de la fondation à -16 mZH.......................................................................... 22Figure 15 : Pose des blocs de quai avec la plateforme autoélévatrice « SHIRINE » ......... 23Figure 16 : Pose des blocs du quai à -16 mZH - rangées inférieures .................................. 24Figure 17 : Pose des blocs du quai à -16 mZH - rangées supérieures................................. 24Figure 18 : Réalisation du tapis anti-affouillement et remplissage éventuel.................... 25Figure 19 : détails du sac à béton utilisé comme anti-affouillement .................................. 25Figure 20 : Déversement par camions de l’épaulement....................................................... 26Figure 21 : Réalisation de l’épaulement................................................................................ 26

Figure 22 : Vue globale de la mise en place du stérile ......................................................... 27Figure 23 : Mise en place du filtre ......................................................................................... 27Figure 24 : bloc I et J servant de coffrage perdu dans le cas du quai à -16 mZH.............. 28Figure 25 : Mise en place des coffrages pour le bétonnage de la première phase ............. 28Figure 26 : Bétonnage de la poutre de couronnement – Phase 1........................................ 29Figure 27 : Bétonnage de la poutre de couronnement – Phase 2........................................ 29Figure 28 : défenses et bollards ............................................................................................. 30Figure 29 : Mise en place des équipements de quai ............................................................. 30Figure 30 : La forme excentrée des blocs par rapport au centre bloc de base (A’) : l’axe enrouge passe par le centre du bloc de base ............................................................................. 32

Figure 31 : contraintes sur une semelle partiellement comprimée .................................... 34Figure 32 : formule du tassement élastique ......................................................................... 35Figure 33 : les différentes positions de la partie supérieure du mur de quai (1 : positionsouhaitée, 2 : position après le tassement vertical du mur, 3 : position après rotation dumur) .......................................................................................................................................... 36Figure 34 : Entrée des données exigées par PLAXIS........................................................... 37Figure 35 : Modélisation de la charge ................................................................................... 38Figure 36 : génération de la maille........................................................................................ 38Figure 37 : Résultats PLAXIS................................................................................................ 39Figure 38 Principe utilisé pour le positionnement et l'alignement du 1ér bloc................ 41


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Figure 39 : Principe utilisé pour le positionnement et l'alignement du 1ér bloc « AntenneGPS ajustable » Elévation ...................................................................................................... 41Figure 40 : Tolérance sur la pose des blocs mur de quai ..................................................... 42Figure 41 : système des fils à plomb...................................................................................... 43Figure 42 : Forme du plomb ................................................................................................... 44

Figure 43 : Coefficients de trainée pour différentes formes (NASA) .................................. 47Figure 44 : Principe utilisé pour le positionnement et l'alignement du 1ér bloc avec laplateforme autoélévatrice....................................................................................................... 52Figure 45 : vue montrant la glissière à laquelle est accroché le treuil............................... 53Figure 46 : Exemple de treuil ................................................................................................ 53Figure 47 : différentes positions de la cablette..................................................................... 54Figure 48 : Vue en plan du bloc d’alignement avec la câblette centrée dans le treuil ...... 54Figure 49 : blocs du mur de quai à -18mzH avec clé ............................................................ 55Figure 50 : plan montrant les dimensions des clés .............................................................. 55Figure 51 : les différents types de retrait ............................................................................. 57Figure 52 : Section analysée de la poutre de couronnement (dimensions en mm)............ 57Figure 53 : Variation quotidienne de la température .......................................................... 58Figure 54 : différence de la température (courbe en bas) entre le cœur (courbe1) et lapeau (courbe2) ......................................................................................................................... 59Figure 55 : Cas isolation polystyrène : différence de la température (courbe en bas) entrele cœur (courbe1) et la peau (courbe2) .................................................................................. 61Figure 56 : Cas cendres volantes : différence de la température (courbe en bas) entre lecœur (courbe1) et la peau (courbe2) ...................................................................................... 62Figure 57 : Mur de quai avec les portes à faux..................................................................... 63

Figure 58 : Formes des charges ............................................................................................. 64Figure 59 : Portes à faux du bloc J avec les charges auxquelles il est soumis .................. 66Figure 60 : Coupe type du mur de quai Q-18mzH ............................................................... 68Figure 61 : Forme adoptée dans les calculs (les cotes sont en mètre) avec le point devérification du reversement du mur (en croix) ..................................................................... 69Figure 62 : formes des efforts sur une paroi inclinée........................................................... 70Figure 63 : poussée des terres Pa ........................................................................................... 71Figure 64 : composantes de la force de poussée des terres et leurs points d’application .. 75Figure 65: diagramme des pressions hydrostatique côté bassin......................................... 77Figure 66: diagramme des pressions hydrostatiques côté terre ......................................... 77

Figure 67: résultante du gradient hydraulique entre le côté bassin et le côté terre......... 78Figure 68: angle apprent θ..................................................................................................... 84Figure 69: schéma Mononobé-Okabé..................................................................................... 85Figure 70 : Interface du logiciel GEOSLOPE ....................................................................... 94Figure 71 : forme dessinée avec GEOSLOPE ...................................................................... 97Figure 72 : facteur de sécurité minimal avec cercle de rupture dans le cas statique ..... 111Figure 73 : facteur de sécurité minimal avec cercle de rupture dans le cas sismiqueascendant ............................................................................................................................... 112Figure 74 : facteur de sécurité minimal avec cercle de rupture dans le cas sismiquedescendant ............................................................................................................................. 113


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Liste des tableaux

Tableau 1 : dimensions des voies navigables........................................................................ 14Tableau 2 : Quantités principales pour la première phase (1200 ml de quai)................... 15Tableau 3 : Poids et bras de levier des blocs......................................................................... 33Tableau 4 : dimensions du plomb .......................................................................................... 45Tableau 5 : vitesses des courants océanographiques ........................................................... 46Tableau 6 : Caractéristiques des plombs utilisés ................................................................. 48Tableau 7 : Déplacements des plombs par rapport à la verticale en fonction des vitesses.................................................................................................................................................. 49Tableau 8 : caractéristique de la nouvelle variante du plomb ............................................ 51Tableau 9 : déplacements de la nouvelle variante du plomb par rapport à la vertical enfonction des vitesses de courant............................................................................................ 51Tableau 10 : Caractéristique du béton utilisé pour le bétonnage de la poutre decouronnement .......................................................................................................................... 58Tableau 11 : caractéristiques des composants du béton utilisé sur chantier .................... 60Tableau 12 : propriétés du sol de fondation .......................................................................... 67Tableau 13 : propriétés du filtre (couche 1) et de l’épaulement (couche 2) ........................ 67Tableau 14 : Facteurs de forme ............................................................................................. 73Tableau 15 : valeurs des coefficients de poussée pour les 4 parties inclinées ................... 74Tableau 16 : résultats de calcul de la poussée des terres à l’ELS...................................... 76

Tableau 17 : résultats de calcul de la poussée des terres à l’ELS...................................... 76Tableau 18 : résultat de la poussée verticale hydrostatique cote bassin ........................... 78Tableau 19 : résultat de la poussée verticale hydrostatique cote bassin ........................... 79Tableau 20 : Résultats liés aux poids des diffèrents constituants ...................................... 79Tableau 21 : résultats lies aux charges d’exploitation ......................................................... 80Tableau 22: coefficient K selon l'AFPS 90 ............................................................................ 83Tableau 23: coefficients de poussée dynamiques ................................................................. 85Tableau 24 : Calcul du supplément de poussée (séisme ascendant)................................... 85Tableau 25 : Calcul des résultantes et des moments dus aux suppléments de poussée(séisme ascendant) .................................................................................................................. 86

Tableau 26 : Calcul du supplément de poussée (séisme descendant)................................. 86Tableau 27 : Calcul des résultantes et des moments dus aux suppléments de poussée(séisme descendant) ................................................................................................................ 87Tableau 28 : Calcul de la poussée statique due aux surcharges ......................................... 88Tableau 29 : Calcul du complément de poussée due aux surcharges (séisme ascendant) 89Tableau 30 : Calcul du complément de poussée due aux surcharges (séisme descendant).................................................................................................................................................. 89Tableau 31 : Tableau récapitulatif des facteurs de sécurité ............................................... 93Tableau 32 : modélisation GEOSLOPE, matériaux............................................................. 95Tableau 33 : modélisation GEOSLOPE, points .................................................................... 95

Tableau 34 : modélisation GEOLOPE, toit de la nappe ...................................................... 95Tableau 35 : modélisation GEOLOPE, surcharges reparties.............................................. 96


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Tableau 36 : modélisation GEOLOPE, surcharges linaires ................................................ 96Tableau 37 : modélisation GEOSLOPE, coefficients sismiques.......................................... 96Tableau 38 : résultats GEOSLOPE, Cas statique................................................................ 97Tableau 39 : résultats GEOSLOPE, Cas sismique ascendant ............................................ 98Tableau 40 : résultats GEOSLOPE, Cas sismique descendant .......................................... 98


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Introduction

Dans le contexte économique actuel, et vu le besoin de s’offrir unecapacité supplémentaire de 5 millions de conteneurs, s’ajoutant aux 3millions du port Tanger Med I, le maitre d’ouvrage TMSA a envisagéla construction du nouveau port : Tanger Med II.

La réalisation d’un projet d’une telle envergure, est accompagnéede différentes contraintes ; en effet la construction du mur de quai estsujette à des difficultés liées à la vérification de l’alignement de celui-ci, à l’inclinaison du mur due au tassement de la couche de fondation,et aussi au bétonnage de la poutre de couronnement.

Mon projet de fin d’études, se propose de déceler les principalescontraintes rencontrées lors de la construction du mur de quai , touten proposant des améliorations des méthodes d’exécution utiliséessur chantier. Enfin, mon travail débouche sur une étude de stabilitédu mur de quai, dans le cas de l’inclinaison de celui-ci vers l’arrière,ainsi que du porte à faux de la poutre de couronnement, vers l’avantde 51cm.


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Chapitre I :

Présentation du projet de construction du port

TANGER MED II

I.

Port Tanger Med II

Tanger Med II est l’extension qui va porter sur la réalisation de trois quais àconteneurs d’une capacité totale de cinq millions de « boîtes ». En phase de croisière, lacapacité de ce deuxième complexe portuaire sera de 8,5 millions de conteneurs. Ce qui enfera une des toutes premières plateformes portuaires dans le monde.

Figure 1: plan du port Tanger Med II

Le port de Tanger Med II est situé à Oued Rmel dans le nord du Maroc à 22 km à l'estde Tanger et à 46 km au nord de Tétouan sur le détroit de Gibraltar en Méditerranée. À14 km à peine des côtes espagnoles, il se trouve sur la voie de passage du commercemaritime mondial Est-Ouest entre l'Asie, l'Europe et l'Amérique du Nord. Grâce à cetteposition stratégique, Tanger Med II est une plateforme logistique aux portes de l'Europequi joue sur le fonctionnement de la production en juste-à-temps.

Le port est situé sur la seconde voie maritime la plus fréquentée au monde, le Détroitde Gibraltar, avec plus de 100 000 bateaux par an. Son activité principale est letransbordement de conteneurs. Les porte-conteneurs géants débarquent leursmarchandises sans dévier de leur route et repartent aussitôt, à charge, ensuite, à de pluspetits navires ou feeders ships de desservir des ports de second ordre.


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II.

Entreprises

La construction du port Tanger Med II a été confiée à une agence appartenant à l'ÉtatMarocain dénommée Agence Spéciale Tanger Méditerranée (TMSA), cette Agence est lemaitre d’ouvrage du projet.

Maitre d’ouvrage: Tangier Mediterranean Special Agency (TMSA)

Maitre d’œuvre: Tanger Med Engineering (TME)

L’exécution du projet a été confiée aux entreprises de r enommée internationale quisont Somagec, Besix, Bouygues Travaux Publics, Saipem et Bymaro. Ces entreprises ontété fusionnées dans deux groupements pour réaliser le projet :

Le groupe TMBYS (Bouygues Travaux Publics / Saipem / Bymaro) qui va

se charger de la réalisation des ouvrages de protection.

Le groupe BSTM (Besix / Somagec (50/50)) qui aura pour mission la

réalisation du quai et ses élements structuraux ainsi que les travaux de dragage

et le remblaiement des terres pleins.

Ces deux groupements constituent ce qu’on appelle Consortium Entrepreneur, ledirecteur du Consortium est celui du groupe TMBYS. Lors des réunions contractées avecles divers responsables notamment le maitre d’œuvre, les entreprises, le laboratoire…pour suivre l’avancement des travaux du port Tanger Med II, on fait appelle au

consortium Entrepreneur qui va être constitué des responsables des entreprises qui sontchargés de la réalisation des travaux pour expliquer et situer l’avancement du projet.

III.

Infrastructures

III.1.

Quais

Conteneurs :

Linéaire de 2800 ml rectiligne

La cote d’arase à +4.50 mZH

Fondé à -16mZH sur 750 ml et à -18mZH sur le reste

Vracs liquides :

Linéaire de 112 ml pour chacun des postes

La cote d‘arase à +4.50 mZH

Les profondeurs de -18 mZH et – 17 mZH pour les deux postes situés le long de

la digue principale


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III.2.

Ouv rages de protection

Les digues sont de 4,8 km de longueur, et sont principalement réalisées à l'aide decaissons quadrilobés préfabriqués et en digues à talus protégées par des acropodes.

Figure 2 : acropode

Figure 3 : caisson en forme quadrilobe

III.3.

Terre-pleins

La surface de terre-pleins à l’arrière de la magistrale est celle obtenue jusqu’àl’intersection avec le relief en falaise existant à l’arrière de ces terre -pleins ou la digueprincipale du port passager roulier situé à l’est de Tanger Med II. Ceci conduit à lasurface de terre-plein derrière le quai à conteneurs de 150 ha.

III.4.

Accessibilité du port

Accès maritime :

Le port est accessible via un chenal de 330 m de large dont le fond est à -20 m, bienorienté par rapport aux vents dominants.

Il est implanté et orienté de façon à éviter les interférences avec le chenal d’accès duTerminal Spécialisé Roulier, à garder un angle et une distance de sécurité convenablepar rapport à la digue secondaire, à permettre un arrêt des navires en toute sécurité et àlimiter la pénétration des houles.

L’ellipse d’évitage a les dimensions de (900m x 650m), son centre est à une distance

minimale de 950ml par rapport à la passe d’entrée. Elle est centrée par rapport au quai àconteneurs quand celui-ci est réalisé dans sa totalité sur 2 800 m. L’ellipse d’évitage


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permet au plus gros navire d’effectuer leurs manœuvres pour l’accostage etl’appareillage.

Les profondeurs au niveau de la zone d’évitage doivent être de -19m ZH.

Tableau 1 : dimensions des voi es navigables

Dimensions du cercle d’évitage

900m x 650m

Largeur du chenal d’accès

330 m

Distance d’arrêt

1500

Profondeur du chenal

- 20 m ZH

Profondeur du bassin - 19 m ZH

Accès terrestre

Le port de Tanger Méditerranée II sera doté d’un excellent réseau de dessertesterrestres permettant de le relier efficacement aux principaux centres socio-économiquesdu Royaume.

Une liaison autoroutière de 61 Km reliant l’autoroute du Nord (Rabat -Tanger) à lazone économique spéciale. Une voie express à deux voies reliant le port à Fnideq (sitechoisi pour le développement d’une zone franche commerciale).

Une connexion ferroviaire de 45 Km connectant la zone économique spéciale au réseau

ferroviaire national. Ainsi que de nouvelles voies de communication ont été récemmentmis en place en vue de désenclaver la région et de la relier aux grands centres duRoyaume.

Figure 4 : Accès terrestre au complexe portuaire


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Chapitre II :

Méthodes de construction du mur de quai

en bloc au port Tanger Med II

I.

Description générale

Le mur de quai au port Tanger Med II est composé de blocs de tailles différentes (A’ àH), posés en quinconce (figure ci-dessous), et sur lesquels repose la poutre decouronnement. L’épaulement est réalisé à l’aide de matériaux provenant de carrière detype 1-500 Kg et le filtre est composé de stérile de carrière.

Figure 5 Profil type du mur de quai à -16 mZH

Figure 6 : Figure élévatio n du mur de quai (pose de s blocs en quinconce)

Tableau 2 : Quantités princip ales po ur la première phase (1200 ml de quai)


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Description Quantités Total Bl ocs en béton 7.649 unités TV 1- 500 kg 350.000 m³ Stérile de carrière 140.000 m³

Poutre de couronnement 30.000 m³ Bo llards : 200T 60 p ièces Défenses 120 p ièces Éc helles 60 pièces

II.

Phasages des travaux

L’enchainement des travaux de construction du mur de quai du port de Tanger Med IIsera le suivant :

Dragage de souille ;

Réalisation de la couche de fondation du quai ;

Pose des blocs de quai ;

Mise en place du tapis anti-affouillement ;

Réalisation de l’épaulement avec du TV 1-500 Kg ;

Mise en place du filtre en stérile de carrière ;

Réalisation de la poutre de couronnement et mise en place des équipementsd’accostage.

III. Fabrication et stockage des blocs en béton

III.1.

Préfabrication des blocs

Les blocs de quai sont préfabriqués sur site en utilisant des moules en acier et des bases.Pour chaque type de bloc, des moules différents sont utilisés.

Avant chaque opération de bétonnage, les moules sont réassemblés, les joints sontcontrôlés et scellés si nécessaire et les panneaux doivent être nettoyés et inspectés.La surface de préfabrication est composée de quatre lignes de moules séparées par deuxrampes d’accès pour les malaxeurs. Ces rampes d’accès seront construites en remblaiscompacté entre deux voiles parallèles en béton armé espacés de 3m. Le remblai estrevêtu par une dalle en béton armé de 15cm.

Le béton Q335 est produit sur chantier moyennant deux centrales à béton qui sontinstallées à proximité de la zone de préfabrication. Les deux centrales ont un rendement

journalier de 1000 m3 théorique.

Le béton transporté vers la zone de préfabrication à l’aide des camions malaxeurs de 8 à10m3. Le temps de transport estimé est de l’ordre de 10 minutes en moyenne. Depuis les


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17

rampes d’accès, le malaxeur vide directement le béton frais dans les moules à l’aide de sagoulotte. Le béton doit être compacté par vibration lors de la pose d'aiguilles.

Après le décoffrage, les surfaces des blocs sont traitées par un produit de cure agréé.

Les blocs sont numérotés en respectant les informations suivantes (type de bloc, numérode série, la date de bétonnage).

Les blocs sont soulevés, à l’aide d’un pont roulant de capacité 100T, après atteinte d’unerésistance de 15MPa.

La séquence de bétonnage des blocs est basée sur un cycle de trois jours. Chaque mouleest utilisé une fois par jour pour fabriquer un nouveau bloc. Ce dernier est soulevé de sabase.

Un total de 45 moules sont mis en place pour effectuer ces travaux (5 moules pour lesblocs B, 5 moules pour le bloc C, 5 moules pour le bloc D, 15 moules pour le bloc E, 5moules pour le bloc F, 5 moules pour le bloc G, 5 moules pour le bloc H) et 135 bases entotal. Chaque moule a trois bases séparées sur lesquelles elle sera déplacéequotidiennement pour mouler un nouveau bloc.

Figure 7 : Bétonnage des blocs de quai

Une fois les blocs décoffrés, ils devront être stockés dans des zones bien définies avantleurs chargement et pose dans la souille. Le cycle de stockage des blocs passera par lesphases élémentaires suivantes :

III.2.

Chargement des blocs


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18

Un pont roulant de capacité 100T est mis à disposition pour les deux zones depréfabrication pour permettre le levage et le chargement des blocs. Le levage est réaliséà l’aide d’une pince de levage de capacité 80T comme montré dans le schéma suivant :

Figure 8 : Levage des blocs par le po nt roulant

Transport des blocs

Les blocs sont ensuite transportés moyennant des portes chars jusqu’à la zone destockage.

III.3.

Déchargement et stockage des blocs

Enfin, les blocs sont déchargés puis stockés à l’aide d’une grue sur chenille de capacité250T.Tous les blocs vont être stockés en 5 niveaux sauf les blocs F et D qui sont stockés en 4niveaux de telle façon à avoir dans tous les cas une hauteur de stockage inférieure à10m. Quant au stockage à l’extrémité des blocs, il doit être effectué en escalier.

L’espace de stockage sera subdivisé en 5 zones principales plus une zone supplémentaireprévue à être exploitée dès qu’elle soit libérée du stock de sable de dragage. Ci-dessous leschéma des zones de stockage et le tableau résumant la capacité de chaque zone.


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Figure 9 : Zone de stockage des blocs de quai

IV. Description de la construction du mur de quai

IV.1.

Levé bathymétrique

Avant tout démarrage des travaux, un levé bathymétrique de la zone du projet, estréalisé pour quantifier les matériaux nécessaires à l’exécution du projet.

IV.2.

Dragage de la souille

Les travaux de dragage seront réalisés moyennant la drague Ambiorix et un ouplusieurs chalands avec une cadence estimée de 15 à 25 mL/jour travaillé selon la duretéde la roche et les conditions de site. L’opération de dragage est effectuée jusqu’àl’obtention du profil sous-marin souhaité. L’Ambiorix pourra travailler en continu jour etnuit 7j/7j afin d’optimiser son rendement lorsque les intempéries le permettent.

.


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Figure 10 : Drague excavatrice « Ambiorix » et chalands fendable

Figure 11 : Dragage de la souil le pour le quai à -16mZH (le schémas montre les

matériaux à draguer)


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21

IV.3.

Réalisation de la couche de fondation

Les travaux de mise en place de la couche de fondation sont réalisés en deux phases àl’aide de grues sur chenilles sur une barge flottante de 2.000T, appelée Jetty Precast. La

barge sera maintenue en position à l’aide d’ancres et de treuils. Celle -ci prévoit unrendement journalier de 10 à 12mL/jour travaillé (Nettoyage et fondation), lorsque lesintempéries le permettent.

1.

PH ASE 1 - Nettoyage de la souille : En cas d’éventuel retour des masses vaseusessur la souille, un nettoyage de la souille est réalisé. Deux solutions de dragages deces matériaux sont disponibles soit par pompe aspiratrice ou bien à l'aide d'unsys tème de re foulem ent à l a i r comp rimé « A ir l i f t » .

2.

PH ASE 2 - Mise en place de la couche de fondation : La fondation est réalisée en

couche de réglage comprise entre 15cm et 100cm en ballast 20/60mm ou degravier G2 (16-40mm). Dans le cas d’une sur-profondeur ponctuelle dépassant de1,00m en-dessous de la côte théorique -17,00mZH, il faut procéder à unrechargement éventuel en enrochements de 1 à 50kg .

Les barges de transport autopropulsées, appelées SHUTTLE 3 et SHUTTLE 4, decapacité 300T, assureront le transport du ballast depuis le port provisoire

jusqu’au lieu des travaux.

Le ballast est mis en place moyennant la barge flottante Jetty Precast équipéed’une grue 200T «Liebherr HS 895 HD» munie d’un grappin mécanique. Leréglage de la couche de fondation est effectué à l’aide d’un cadre métallique de

dimensions 12mx20m s’appuyant sur quatre vérins télécommandés depuis la barge.

Figure 12 : cadre de r églage


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Le cadre est muni d’une lame de nivellement, déplaçable horizontalement à l’aidede deux treuils fixés sur les côtés, dont le but est d’étaler et de niveler lesmatériaux mis en place.

Le cadre est mis en place à l’aide d’une grue 200T à bord du ponton.

Figure 13 : Pose du cadre de réglage moyennant une grue sur barge

Figure 14 : Pose de la fondation à -16 mZH


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23

IV.4.

Pose des blocs de quai

Les activités de mise en place des blocs sont réalisées par un atelier de pose (plateformeauto élévatrice. Elle est équipée de :

une grue principale de 80 tonnes de capacité à 23 m.

une grue mobile sur chenilles de 40 tonnes de capacité.

La plateforme auto élévatrice est remorquée et positionnée par des remorqueurs à l ’aided’un système de positionnement par satellite DGPS. Pour toutes les opérations, les blocsseront levés moyennant la grue principale de la plateforme autoélévatrice, à l'aide d’unepince hydraulique. La pince sera manipulée par l'opérateur de la grue, celui-ci permettrade bloquer ou de libérer le bloc automatiquement.

L’atelier de pose est alimenté en blocs à partir du quai provisoire par des barges detransport déplacées par remorqueur. Le travail est réalisé en deux postes jour et nuitavec une cadence moyenne estimée de 5 à 8 mL/jour travaillé pour les blocs inferieurs et

de 10 à 12 mL/jour travaillé pour les blocs supérieurs, les intempéries le permettant.

Figure 15 : Pose des blocs de quai avec la plate forme auto élévatri ce « SHIRINE »

Les blocs sont posés en 2 étapes :

- phase 1 : Les 3 ou 4 premières rangées de blocs inférieurs

- phase 2 : Les rangées de blocs supérieurs


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Figure 16 : Pose des blocs d u quai à -16 mZH - rangées inféri eures

Figure 17 : Pose des blocs d u quai à -16 mZH - rangées supér ieures


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IV.5.

Réalisation du tapis anti-affouillement

Le tapis anti-affouillement est exécuté en sacs à béton en géotextile, posés au fond puisbétonnés par une pompe à béton à partir de la surface. Le détail du sac est donné dans laFigure 19.

Figure 18 : Réalisation du tapis anti-affouillement et remplissage éventuel

Figure 19 : détails du sac à béton utilis é comme anti-affouil lement

Le béton utilisé est un Q400 avec un Slump de l’ordre de 23 cm, auquel il est rajoutéun produit pour assurer l’intégrité du tapis anti-affouillement.


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26

IV.6.

Réalisation de l’épaulement

Après avoir placé les 10 rangés de bloc, Le TV 1-500kg sera livré directement parcamion depuis la carrière et sera déversé directement derrière le quai. Une chargeusesur pneus ou un bulldozer poussera les matériaux déversés dans la mer selon la pente

naturelle.

Figure 20 :

Déverse ment par camions de l’é paulement

Figure 21 :

Réalisation de l’épaulement


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27

IV.7.

Mise en place du filtre en stérile de carrière

Le stérile de carrière est livré directement depuis la carrière par camion vers le mur dequai en construction et déversé directement sur le front. La mise en place se fait de lamême manière que l’épaulement en utilisant le même matér iel. Le travail est réalisé à

partir de la plate-forme constituée par le mur de quai et l’épaulement.

Figure 22 : Vue globale de la mise en place du stérile

Figure 23 : Mise en place du filtre


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28

IV.8.

Bétonnage de la poutre de couronnement

La poutre de couronnement est partiellement préfabriquée et le bétonnage est réalisé enplusieurs phases. Les armatures sont placées uniquement au droit des bollards.

La réalisation de la poutre de couronnement débute par la mise en place des blocs

préfabriqués I et J servant de coffrage perdu. Les blocs I sont du côté bassin et les blocs Jqui sont de 2m de longueur sont juxtaposés du côté terre.

Figure 24 : bloc I et J servant d e c of frage perdu dans l e c as du quai à -16 mZH

Figure 25 : Mise en place de s coffr ages pour le béto nnage d e la p remière phase

Le bétonnage est prévu par tronçons de 10m de long ; Chaque tronçon est bétonné endeux phases comme montré sur le schéma ci-dessous.


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29

Figure 26 : Bétonnage de la poutre d e couro nnement

–

Phase 1

Figure 27 : Bétonnage de la poutre d e couro nnement

–

Phase 2

IV.9.

Mise en place des équipements de quai

Les équipements du quai (Défenses, bollards & échelles) sont placés à la fin destravaux :

Les échelles sont fixées dans les réservations des blocs du quai

Les défenses sont installées après scellement des tiges dans la poutre decouronnement.


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30

Les bollards sont boulonnés sur les tiges d'ouvrages pré-scellés dans le béton de

la poutre de couronnement.

Figure 28 : défenses et bollards

Figure 29 : Mise en place de s équipements de quai


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31

Chapitre III : Contraintes liées à la construction du

mur de quai

I.

Tassement du ballast

Le problème du tassement du ballast (20/60 mm) est un phénomène rencontré lors de laréalisation de la couche de fondation, du mur de quai de Tanger Med 2. Cette couche deréglage, constituée de ballast avec une épaisseur variant de 0.2 à 1 m, voit son profil

changer même après le nivellement. Des paramètres divers peuvent influencer cephénomène ; en effet les propriétés du ballast (nature du matériau) et sa granulométrie.

Nous verrons dans cette partie le comportement de la couche de ballast vis-à-vis le cas de

charge réel du quai Q-18 mZH. En utilisant la théorie de l’élasticité nous allonsquantifier le tassement du ballast, qui est dû aux charges qu’il supporte.

I.1.

Données

Ballast :

Module de Young E = 60 MPa

Coefficient de Poisson

Angle de frottement interne Densité humide Densité sèche

Pélite :

Module de Young E = 30 MPa

Angle de frottement interne

Cohésion C = 50 KPa

Densité humide Densité sèche

Eau de mer

Densité


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32

Caractéristiques du bloc de base (considéré comme étant la semelle du mur

de quai)

On considère que le bloc de base est rectangulaire de longueur B = 8.35 m .

I.2.

Calcul des charges

Après la pose blocs, on remarque l’inclinaison du mur de quai vers le côté terre. Cetteinclinaison peut être expliquée par l’excentricité de la résultante des forces depesanteurs dues à la pose des blocs. En effet comme montré dans le schéma qui suit, lesblocs sont excentrés par rapport à la demi-longueur du bloc de base A’. Et alors le pointde gravité du mur de quai est décalé par rapport à la demi- longueur du bloc de base,considéré comme semelle. Cette excentricité du poids du mur par rapport à la semelle,créée un moment, qui à son tour entraine une rotation du mur et a pour but de stabiliser

le mur de quai.

Fi gure 30 : La forme excentrée

des blocs par rapport au centre bloc de base A’)

: l’axe en

rouge passe par le centre d u bloc de base


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33

Poids des blocs :

Le calcul des poids déjaugés des blocs A’ et A, ainsi que les bras de leviers des blocs des4 premiers niveaux par rapport à la demi-longueur du bloc A’ sont présenté dans le

tableau suivant :

Tableau 3 : Poids et bras de levier des blocs

BlocPoids déjaugé :

m

i

(T)

Bras de levier parrapport à la demi-

longueur du bloc A’ :e

i

(m)

m

i

ei

A’

19,66 0 0

A 38,75 0,8 31

B 37,44 1,35 50,544C 35,16 2,15 75,594

D 35,45 1,68 59,556

E 22,71 1,38 31,3398

E 22,71 1,38 31,3398

E 22,71 1,38 31,3398

F 32,65 1,68 54,852

G 33,58 2,1873,2044

H 41,19 2,38 98,0322

TOTAL 342,01

Calcul de l ’excentricité :

La formule de calcul du centre de gravité projeté sur l’axe horizontal donne :

∑ ∑ Avec mi désigne le poids du bloc i, et ei l’excentricité du centre de gravité du bloc ipar rapport à la demi- longueur du bloc A’.

L’application de la formule donne :

Et alors e0

= 1.57 m >

= 1.4 m , avec B = 8.35 m la longueur du bloc A’. Donc la semelle est partiellement comprimée

Calcul des contraintes supportées par la couche de fondation :


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34

Figure 31 : contraintes sur une semelle partiellement comprimée

La force totale ∑ Donc Q = 3.42 MN

la force exercée sur la semelle par unité de longueur vaut : avec 1.6 m est la largeur du bloc de base

La contrainte maximale exercée sur la semelle dans le cas d’une compressionpartielle a pour expression :

Et alors Et enfin


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35

La contrainte de référence

I.3.

Calcul du tassement :

Le calcul du tassement du ballast est fait dans le cadre de la théorie de l’élasticité. En

effet le tassement élastique est celui prépondérant dans les sols pulvérulents. Pour cefaire nous allons procéder en deux étapes :

Premièrement nous allons considérer la semelle fictive de MEYERHOF,soumise à l’effet de descente de charge centrée seulement. Donc nous allonsutiliser la formule du tassement de BOUSSINESQ, présentée ci-dessous :

Figure 32 : formule du tassement élastique

En second lieu nous allons calculer l’angle de rotation de la semelle par rapportau centre de la semelle, en considérant l’effet de renversement, dû au moment

seulement.

Le tassement vertical du ballast de fondation a donc pour expression :

Avec la largeur de Meyerhof.Cf est pris dans notre cas égal à 2.5


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36

0.085 m

La rotation de la semelle est calculée dans le cadre de la théorie del’élasticité par la formule :

Avec M : le moment de flexion que subit la semelle

B’ : la largeur de la semelleIθ : un coefficient de l’ordre de 4 pour L/B =10

Dans le calcul, nous allons prendre Iθ = 4 (car ), et le moment M est prispar unité de longueur.La formule devient

Et l’application numérique donne :tan θ

= 0.007

I.4.

Résultats des calculs manuels

Le tassement vertical instantané du mur de quai Q-18mZH est de l’ordre de 8.5 cm ,auquel il s’ajoute une rotation de 0.7 % de tout le mur. Cette rotation de la semelleentraine une différence entre le point le plus haut et le point le plus bas du bloc H del’ordre 11.5m 0.007 = 0.0804 m = 8.04 cm , (11.5 m étant la longueur du bloc H). Lafigure qui suit montre l’allure de la partie supérieure du mur de quai est leschangements qu’elle subit après le tassement du ballast.

Fi gure 33 : les différentes positions de la partie supérieure du mur de quai (1 : posi tion

souhaitée, 2 : position après le tassement vertical du mur, 3 : position après rotation du

mur)


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37

I.5.

Calcul à l ’aide du logiciel P

LAXIS

Un calcul en éléments finis à l’aide du logiciel Plaxis permettra de visualiser laforme d’une coupe de ballast après avoir subi les contraintes mentionnées ci -dessus. Le nom du fichier est : ballast_TM2_Q-18mZH

Entrée des données :

Tout d’abord il faut procéder à l’entrée des données liées à la géométrie, et desmatériaux de la fondation.

Dans la modélisation du problème, on considère une couche de réglage de 1m, en Ballast20/60 mm qui repose sur le sol de fondation (Pélite).

Figure 34 : Entrée de s données e xigées par PLAXIS

Entrée des charges :

L’entrée des charges calculées précédemment, sous forme triangulaire :


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38

Figure 35 : Modél isation de la charge

Génération de la maille :

Figure 36 : génératio n de la maille

Calcul PLAXIS :

Les résultats donnés sont ceux des déplacements maximaux de 1.3 mm


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39

Figure 37 : Résultats PLAXIS

I.6.

Comparaison des résultats :

Les résultats retournés par le logiciel sur le tassement du ballast sont de l’ordre de1mm. Cependant les résultats du calcul manuel s’approchent de la réalité ; en effet unedifférence au niveau du bloc supérieur H entre le point le plus haut et le point le plus bas

est de l’ordre de 20 cm dans la réalité. Le calcul manuel a donné un résultat de 8.04 cm

de différence de niveau.I.7.

Conclusion et recommandation

Le tassement instantané du ballast génère deux phénomènes principaux :

Éloignement du parement des blocs H par rapport à la magistrale de l’ordre de 15

à 20 cm (dû à l’inclinaison du mur de quai vers l’arrière)

Tassement général du mur de quai et inclinaison du bloc H

Pour le premier phénomène (inclinaison du mur de quai), ce qu’on peut recommanderpour en atténuer les conséquences c’est d’effectuer un changement dans le phasage destravaux. En effet, pour épauler le mur de quai dès la pose des premières rangées desblocs, on viendra clapper le TV 1 /500 KG avant la pose des blocs supérieurs. Le reste de

l’épaulement peut être mis en place par bennage juste après juste après la pose durestant des blocs.

En ce qui concerne le deuxième phénomène, le niveau peut être rattrapé lors dubétonnage de la poutre de couronnement.


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40

II.

L’alignement du mur de quai

L’alignement des blocs de base est une étape primordiale pour le bon déroulement dela pose des blocs de quai. Le profil général du mur de quai, et donc sa stabilité dépend engrande partie de cette étape. Dans ce qui suit, nous allons expliquer en premier lieu, laméthode utilisée dans le chantier du mur de quai de Tanger Med 2. Et en second lieunous allons exposer les différents problèmes liés à l’alignement du mur de quai, avec desrecommandations pour éviter ces problèmes sinon limiter leur impact sur le projet.

II.1.

Méthodologie :

II.1.1.

Implantation du premier bloc :

Afin de déterminer la position exacte et le niveau sous eau, les plongeurs utilisent desblocs d'alignement, des antennes GPS fixées à la plateforme.

Les blocs d'alignements sont des blocs de béton munis d'un rail sur lequel un treuil ou unpoint d'attache de câble peut translater. La distance est d’environ 38m entre les deuxblocs d’alignement parallèles à la magistrale. Un câble métallique servant de cordeau esttendu par le treuil entre deux blocs d'alignement. Le cordeau donne l'alignement exactde la magistrale et il est positionné parallèlement à celle – ci à une distance précisémentconnue (10cm).

Un jeu de deux blocs est également positionné le long de la perpendiculaire à lamagistrale. Un plomb attaché au sommet des tours guide les plongeurs pour alignercorrectement le cordeau entre les blocs d'alignement.

Le schéma ci-dessous montre le principe utilisé pour le positionnement et l'alignementdu 1ér bloc pendant l’opération de pose depuis la plateforme autoélévatrice (le cordeaupour alignement est tiré entre deux blocs d’alignement (BA)) . Une équipe de plongeursguide les blocs jusqu'à la bonne position.


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Figure 38 Principe utilisé pour le posit ionnement e t l alignement d u 1ér bloc

Figure 39 : Principe utilisé pour le positionnement et l alignement du 1ér bloc « Antenne

GPS ajustable » Elévatio n

Les antennes GPS (précision centimétrique) ajustables fixées au côté de la plate-formesont utilisées pour déterminer la position exacte de la magistrale. Vu que la plate-forme

Positionnement des blocs d’alignement

Plate-formeAntenne GPS

Plomb sur bloc

d’alignement


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permet d’avoir un jeu de 1m, cela reprend la tolérance de positionnement de laplateforme ±50cm. Un plomb fixé à la verticale de l’antenne indique la position de lamagistrale sous l’eau. Les plongeurs aligneront le câble pour qu’il passe au droit desplombs

II.1.2.

Implantation de la suite des blocs :

Pour la pose de la suite des blocs on utilise le cordeau parallèle à la magistralecomme moyen de vérification de l’alignement tout en se référant au premier blocafin de s'assurer que les blocs suivant sont posés suivant le bon alignement.

Chaque bloc est placé contre le bloc adjacent. L'ouverture maximale des joints

entre blocs ne doit pas dépasser 30mm.

Les surfaces des joints doivent être propres avant pose des blocs supérieurs. Lesblocs sont placés avec précaution afin d'éviter de les endommager.

Les blocs sont placés en suivant les tolérances suivantes :

Le défaut d'alignement par rapport à la magistrale ± 5 cm ; Les joints entre blocs ne doivent pas dépasser 3cm de côté à côté le long du

mur de quai ;

La tolérance sur l’alignement en absolu est de ±5cm. La tolérance sur lesblocs adjacents est de 7cm et en moyenne sur 20ml de 5cm.

Figure 40 : Tolérance sur la pose d es blocs mur de quai

Ali gnement par rapport à la magistrale : ±5cm

Tol érance absolue sur alignement : ±5cm

Tol érance sur blocs adjacents : 7cm

Tol érance moyenne sur 20ml : 5cm

Maxi 3cm


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43

II.2.

Difficultés rencontrées pour l’alignement des blocs de base

II.2.1.

Le déplacement du plomb d’alignement par rapport à la

verticale

La technique du fil à plomb et de la cablette, constitue un outil permettent d’obtenirl’alignement sous l’eau. En effet, le plomb sous l’eau, est le seul repère, pour le plongeurpour connaitre l’emplacement des blocs d’alignement. En communiquant avec le grutier,le plongeur guide celui-ci dans la pose des blocs de base.

Toutefois, le problème de la verticalité du fil à plomb se pose fréquemment et ceci est dûaux effets des courants marins sur le plomb plongé à une profondeur de -18mZH. Eneffet, la force de trainée appliquée au plomb par le courant, éloigne celui-ci de sa positionverticale. Le déplacement constaté est de l’ordre de quelques dizaines de centimètres, et

ce selon la vitesse du courant et sa direction.

Dans cette partie on se propose de quantifier ce déplacement, suivant la forme duplomb, et des vitesses de courant auxquelles le plomb peut être exposé.

Figure 41 : système des fils à plomb


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44

. Calcul du déplacement des fils à plomb

Dans les calculs, les données prises sont :

acier= 7850 Kg/m3 la densité de l’acier

eau= 1005 Kg/m3 la densité de l’eau Forme du plomb :

Figure 42 : Forme du plo mb

Pour avoir un plomb de 11 kg avec une densité acier égale à acier = 7850 Kg/m3On doit avoir un volume V’=1401,2 cm3

acier

V’ = 11 Kg

On opte pour les caractéristiques suivantes :


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Tableau 4 : dimensions d u plomb

r (cm) 6

H (cm) 10,8

H’ (cm) 5

Charges :

T : la tension du câble

Poids du plomb :

Le poids du plomb est pris déjaugé avec :

P = m Avec g = 9.81 N.Kg-1Donc P = 11 9.81 = 108 N Poussée d’Archimède :

= V = 13.8 N Force de trainée (due au courant marin) :

Cette force a pour expression :

R= qSCD Avec q : la pression dynamique q= : Masse volumique de l’eau (Kg/m3) V : vitesse en (m/s)S : surface exposé au courant (m2)

CD : Coefficient de trainée qui dépend du nombre de Reynolds est de la forme del’objet


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AvecRe (nombre de Reynolds )

V : la vitesse en m/s

L : la longueur caractéristique (m)ν : la viscosité cinématique = 1,141 × 10-6 m²/s (eau)

Résultats :

La vitesse des courants marins est de l’ordre de 1m/s. en effet à titrebibliographique le tableau ci-dessous montre les vitesses des courants océaniques

les plus importants de la planèteTableau 5 : vitesses des co urants océanographiques

Bibliographic Entry

Result

(w/surrounding text)

Standardized

Result

Coble, Charles R., Elaine G. Murray,

and Dale R. Rice. Earth Science . 3rd

ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice

Hall, 1987: 256-257.

"The Gulf Stream moves at speeds greater than

1.5 meters per second."1.5 m/s

Adams, John, et al. "OceanCurrents."Microsoft Encarta . 2 vols.

CD-ROM. Redmond: Microsoft, 1999.

191.

"Whereas speeds of surface currents can reach as

high as 250 cm/sec (98 in/sec, or 5.6 mph) amaximum for the Gulf Stream, speeds of deep

currents vary from 2 to 10 cm/sec (0.8 to 4 in/sec) or

less."

2.5 m/s

(surface)

0.02 – 0.10m/s

(deep water)

Gaskell, T F. The Gulf Stream . New

York: John Day Company, 1973. 95.

"At the narrowest point of the Florida Straits, the

water masses in a cross section approximately 70 km

wide and 200 m deep are moved forward at a speed of

more than 1m/sec are moved forward at a speed of

more than 1 m/s."

1 m/s

Gross, M.G. Oceanography: A View of

the Earth . 3rd ed. New York:

Prentice Hall, 1982: 173, 177.

"Meanders move slowly northeastward with the Gulf

Stream at speeds of 8 to 25 centimeters per second (7

to 22 kilometers per day)."

0.08 – 0.25 m/s

Gross, M G. Oceanography . 6th ed.

Columbus: Merrill, 1990: 74-75.

"The relatively narrow, jet-like currents of the Gulf

Stream system and the Kuroshio off Japan are the

largest currents in the ocean. They have speeds

between 40 and 120 km/day (25 to 75 mi/day)."

0.4 – 1.3 m/s

Dans les spécifications liées aux conditions du site du port de Tanger Med 2, ilest indiqué que la vitesse maximale mesurée est de 0,81m/s.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Reynoldshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Reynoldshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Reynolds


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47

Le n ombre de R eyno lds:

En considérant une longueur caractéristique du bassin LC= 100 m

Et une vitesse V 0.2 m/s alors Re= 1.75 10 7 Avec : la viscosité cinématique = 1,141 × 10-6 m²/s (eau) Coef f i c ient de tra inée :

Figure 43 : Coefficients de trainée po ur différentes formes (NASA)

D’après la figure ci-dessus, le coefficient de trainée pour un cylindre à basecirculaire, correspondant à un nombre de Reynolds de : Re 107, est C

D

= 0.6

Calcul du déplacement d par rapport à la vert i ca le :


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D’après le principe fondamental de la statique, l’équilibre des forces donne :

⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗

Le déplacement d du plomb pour une longueur de l(m) du fil est donné par :

q= = 330 kg.m-1.s-2 S = 0.016 m2

Et donc

ce qui vaut R= 3.04 N

Le déplacement d en fonction de la longueur du fil l vaut alors :

Pour une longueur de fil l=20 m, d(20m) = 0.64 m

Com paraison des résul tats avec un e autre variante du plomb :

Tableau 6 : Caractéristiques de s plombs utilisés Caractéristiques Plomb 1 Plomb2

Masse : m(kg) 11 450

Rayon : r(m) 0 .06 0 .12Longueur caractéristique : L (m) 0 .158 1 .2

Coefficient de Reynolds : Re 1.12 10 5 8 .5 10 5Pression dynamique : q (kg.m -1 .s -2 ) 330 330


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Coefficient de trainée C D 0.6 0 .6

Surface d’application : L D (m²) 0 .016 0 .288Force de trainée : R (N) 3 .04 57 .02Force d’Archimède :

(N) 13.8 5 .3

10

2

Poids du plomb : P (N) 108 4 .15

10

3

C alcul du déplacemen t du plom b

pour une longueur de f i l de 20m

(m)

0.64 0 . 31

Déplacement du plomb pou r di f férentes v i tesses poss ib les :

Tableau 7 : Déplacements des plombs par rapport à la verticale en fonction des vitesses

Vitesse du couran t Déplacement du plom b1pa r r apport à la v erticale

à -20 m

Déplacement du plom b2

pa r r apport à la v erticale à -20 m

0.2 m/s

0.04 m 0.019 m0.3 m/s 0.09 m 0.043 m0.4 m/s 0.16 m 0.077 m0.5 m/s 0.25 m 0.121m0.6 m/s 0.36 m 0.174 m0 .7

m /s

0.49 m 0.237 m0.8 m/s 0.64 m 0.309 m0.9 m/s 0.81 m 0.392 m

. Conclusion et recommandations

Le déplacement du plomb est lié à des paramètres diverses : vitesse du courant

marin, type du matériau utilisé pour le plomb et aussi les dimensions du plomb.En effet comme montré dans le tableau ci-dessus, le déplacement du plomb sur

une longueur de fil de 20m, et soumis à un courant de vitesse de 0.8 m/s, peutchanger d’une façon significative en changeant les dimensions du plomb (de 0.64mpour le plomb1, à 0.309 pour le plomb2)

. Analyse de la formule de déplacement :


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La formule qui donne le déplacement du plomb, par rapport à la verticale, pourune longueur de fil l est :

Avecq : la pression dynamique kg.m-1.s-2

S : la surface du plomb opposée au courant (m²)

P : le poids du plomb (N)

: la poussée d’Archimède l : la longueur du filet CD le coefficient de trainée liée à la forme cylindrique du plomb et du nombre deReynolds.

Le développement de cette formule donne :

Avec g l’accélération de la pesanteur ( =9.81 m/s2 ), l la longueur caractéristique

du plomb, r son rayon, V la vitesse du courant et sa masse volumique. Ce qui implique :

Donc l’utilisation d’un cylindre à base circulaire, en acier, avec un grand

rayon r aura pour effet de diminuer le déplacement d du plomb par rapport à la

verticale car :


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L’utilisation d’un matériau de grande masse volumique, peut être bénéfique.En effet l’utilisation du plomb pur, qui a pour masse volumique = 11 350kg/m3

. Une nouvelle variante du plomb :

Caractéristiques du plomb :

Tableau 8 : caractéristique de la nouvelle variante du plomb

Matériau

plomb

Masse volumique

11 350 kg/m3

masse 1000 kg

Hauteur

0.7 m

rayon

0.2 m

En suivant la méthode déjà citée, on trouve les valeurs du déplacement du plomb parrapport à la verticale, pour une longueur du fil de 20 m, et pour différentes vitesses ducourant dans le tableau suivant :

Tableau 9 : déplacements de la nouvelle variante du plomb par rapport à la verti cal en

fonction des vitesses de courant

Vitesses (m/s) Déplacement pour une longueur du filde 20 m

0.2 0.007 m0.3 0.016 m0.4 0.03 m0.5 0.048 m0.6 0.067 m

0.7 0.092 m0.8 0.12 m0.9 0.152 m

. Conclusion

Cette variante permet d’avoir des déplacements ne dépassant pas 12cm pour desvitesses de courant de 0.8 m/s. En essayant de travailler à l’étale (soit à marée haute,

soit à marée basse), les courants deviennent faibles de l’ordre de 0.5 m/s au maximum et donc à ce moment-là le déplacement du plomb sera de 5 cm qui reste acceptable.


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II.2.2.

Méthode du Treuil

. Méthodologie

Les blocs d’alignement constituent des éléments nécessaires pour l’alignement des blocsde quai.

Figure 44 : Principe utilisé pour le positionnement et l alignement du 1ér bloc ave c la

plateforme autoélévatrice

Un treuil sur le bloc d’alignement permet de tendre le câble, qui servira de liaison droite entre deux blocs d’alignement successifs. Le câble et le treuil glissent sur un railfixé sur le bloc d’alignement pour qu’il soit positionné directement sous la pointe duplomb qui lui-même positionné par un système DGPS.


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Figure 45 : vue montrant la glissière à laquelle est accro ché le treuil

Figure 46 : Exemple de tr euil

. Difficulté liées au treuil

Le treuil a une largeur de l’ordre de 10 cm à 20cm, lié à un autre treuil et chacun desdeux est placé sur un bloc d’alignement. Après le premier positionnement de la cablette,celle-ci peut être tendue par les plongeurs pour des raisons de manœuvrabilité. Le fait deretendre la cablette une deuxième fois, ne garantit pas que la position de la cablette soitcorrecte. En effet la cablette peut se déplacer sur toute la longueur du treuil lors dubobinage. Cela peut entrainer des erreurs pouvant atteindre 10 à 20 cm par rapport à laposition théorique de la magistrale.


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Treuil 1 Treuil 2

Position souhaitée de la cablette

Positions possibles de la cablette

Figure 47 : différentes positions de la cablette

. Recommandation

Une solution pour résoudre ce problème consiste à centrer le fil enroulé sur le treuil. Decette façon, le fil aura les mêmes caractéristiques sur les deux bocs d’alignement, et lacâblette sera parallèle à la magistrale.

Figure 48 :

Vue en plan du bloc d’alignement avec la câblet te ce ntrée dans le treuil

Centreur de

la cablette


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II.2.3.

Difficultés liée s au système de clé entre blocs

. Présentation du système

Les blocs utilisés dans le mur de quai du port Tanger Med 2, sont des blocs avec desclés permettant la mise en place naturelle d’une ligne de blocs, sur la ligne qui la

précède. Ces clés sont de mêmes dimensions pour tous les blocs.

Figure 49 : blocs du mur de quai à -18mzH avec clé

Le système de clé permet à chaque bloc de trouver un emplacement sur le bloc qui luiest inférieur, sans être amené à positionner une cablette d’alignement devant chaque

rangé de blocs . Mais, on remarque une différence entre les clés mâles et les clésfemelles. En effet, pour le mur de quai à -18mZH, les clés femelles sont plus longues etsont de hauteurs plus grandes par rapport aux clés supérieures.

La différence en hauteur qui est de l’ordre de 3 cm, n’a pas un impact sur l’alignementdu mur de quai. Elle permet d’avoir une liberté lors de la pose, comme dans le cas où laclé mâle présente un léger défaut.

Figure 50 : plan montrant les dimensio ns des clés


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La largeur des clés quant à elles peuvent influencer sur l’alignement. En effet, la clémâle mesure 870 mm de longueur, et la clé femelle mesure 930 mm. Et alors l’écartthéorique entre chaque deux clés collée est de 6cm (3 cm de chaque côté).

Le plongeur, lors de la pose, n’est présent que d’un seul côté du mur de quai (côtébassin). Donc, la tâche qui consiste à centrer les clés, s’avère difficile. Et alors le jeuentre clés peut s’accumuler sur toute la hauteur du mur de quai. Et sur les hu it clés, onpourra atteindre une différence totale de 8 3 cm = 24 cm. Donc le bloc G (l’avantdernier bloc), pourra être décalé de sa position théorique avec une distance de 24 cm.

II.2.4.

Conclusion et recommandation

Pour corriger cette possible erreur, on peut proposer au plongeur d’alterner lapose des blocs : c’est-à-dire qu’il change de côté (terre ou bassin), lors de la pose

de deux blocs consécutifs. Ceci aura pour effet d’avoir une somme nulle desdécalages des blocs par rapport à leur position théorique.

La diminution des dimensions des clés femelles n’est pas pratique, puisque lesblocs du mur de quai sont posés en quinconce et alors la différence de largeur desclés permet de corriger les tolérances de pose.

III.

Difficultés rencontées lors du bétonnage de la poutre de

couronnement

III.1.

Introduction

La réaction exothermique entre l’eau et le ciment consiste à transformer les silicates etaluminates de calcium anhydres en silicates et aluminates hydratés. Cette chaleurs’accumule dans les constructions massives et peut être à l’origine d’un retrait thermiqueà jeune âge.

Le béton peut être siège à différent phénomènes :

tassement du béton frais (par gravité, par ségrégation et ressuage de l’eau) réaction d’hydratation et auto-dessiccation (retrait endogène y compris le retrait

chimique) ; évaporation de l’eau de gâchage en cours de prise (retrait plastique) ; départ d’eau après durcissement (retrait hydraulique ou de dessiccation, aussi

appelé retrait de séchage) ; retrait thermique dû à l’abaissement de la température succédant soit à

l’échauffement occasionné par la chaleur d’hydratation du ciment (réaction

exothermique), soit à la variation thermique du milieu de conservation.


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Figure 51 : les différents types de re trait

III.2.

Retrait thermique dans la poutre de couronnement

Lors de la réalisation de la poutre de couronnement, le béton à jeune âge peut êtresujet au retrait thermique. En effet comme montré dans le schéma qui suit, il s’agit decouler des quantités massives de béton, ce qui peut créer des différences de températureentre le cœur et la peau de la surface.

Figure 52 : Section analysée de la pout re de cour onnement (dime nsions en mm)

Après le coulage du béton, le cœur du massif voit sa température grimper puisdiminuer. Cette allure est loin d’être semblable à celle de la température de la peau. Eneffet cette dernière suit l’évolution de l’air ambiant qui est de : 23° C 5° C.


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Figure 53 : Variation quotidienne de l a température

III.3.

Propriétés thermiques du béton

Tableau 10 : Caractéristique du béto n utili sé pour le béto nnage de la p outr e de

couronnement

III.4.

Gradient thermique et retrait

Le résultat de l’analyse du gradient thermique entre le cœur (courbe 1), et la peau(courbe 2) dans le cas du béton de la deuxième phase de la poutre de couronnement, estmontré dans la troisième courbe qui représente la différence de température entre lecœur et la peau.


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Fi gure 54 : différence de la température (courbe en bas)

entre le cœur courbe1) et la

peau (courbe2)

La différence donc entre la température de la peau et celle de la surface peut atteindre

et même dépasse 29 °C. A cet effet des contraintes de compression sont développée àl’intérieur du massif, alors qu’à la surface des contraintes de traction sont à prévoir. Lestensions donc développées sur la peau peuvent entrainer des fissures de retraitthermique.

III.5.

Recommandations

Les performances du béton peuvent être améliorées tout en minimisant l’effet du

retrait thermique par différentes méthodes :

III.5.1.

Ciment à faible chaleur d’hydratation:

L’utilisation d’un ciment qui développe une faible chaleur d’hydratation. Ce type deciment est désigné par LH (Low Heat) a pour chaleur d’hydratation mesurée à 41hinférieure à 270 J/g, et a la capacité de chuter le pic de température de 10 à 15 °C parrapport aux ciments ordinaires. Aussi une moindre teneur en ciment empêcheral’augmentation de la température.

III.5.2.

Coffrages isolants

L’utilisation de coffrages isolants (en bois par exemple), le plus longtemps possible, jusqu’à avoir un gradient de température i

rapport pfe el fatoiki

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