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Techniques  
 

A la pointe de la technologie

La construction du viaduc de Millau a fait appel à la plupart des techniques de pointe utilisées dans le monde des travaux publics. Jusqu’alors, aucun chantier n’avait réuni en un seul lieu un tel concentré de technologies. Laser, GPS, translateurs, coffrages autogrimpants, enrobé spécifique, béton hautes performances, matériaux innovants… ont servi d’instruments à la réussite d’un ouvrage hors du commun.

 

Béton
Pile dans le temps

Au nombre de 4 par pile et profonds d’une quinzaine de mètres pour un diamètre de 5m, ils en assurent les fondations et la stabilité. Au pied de chaque pile, une semelle de 3 à 5m d’épaisseur vient renforcer l’action des puits marocains.

Les 2100 m3 de béton nécessaires pour chacun de ces socles sont coulés en une seule fois.

Dès mars 2002, les piles sortent de terre. Le chantier prend rapidement sa vitesse de croisière. Tous les 3 jours, chaque pile s’élève de 4 m. Cette performance est due en grande partie aux coffrages autogrimpants. Grâce à un système de sabots d’ancrages et de rails fixés sur les fûts des piles, 20 minutes suffisent pour gagner la hauteur nécessaire à la préparation d’une nouvelle coulée de béton.

Parallèlement aux piles, les culées sont construites sur le Causse du Larzac et le Causse rouge. Il s’agit des structures de béton qui assurent l’ancrage du tablier… à la terre ferme !

Le 9 décembre 2003, les piles et les culées sont achevées. Pari tenu pour Eiffage TP avec quelques semaines d’avance sur le planning et, en prime, le record du monde de la plus haute pile pour « P2 ».

Les piles en chiffres…

Les piles du viaduc de Millau sont numérotées de 1 à 7, du nord au sud de l’ouvrage. Voici leurs hauteurs respectives :
P1 : 94,50 m
P2 : 244,96 m
P3 : 221,05 m
P4 : 144,21 m
P5 : 136,42 m
P6 : 111,94 m
P7 : 77,56 m

 

Tablier
20 mois pour assembler 36000 tonnes d’acier

Le tablier en acier du viaduc de Millau se compose de 173 caissons centraux, véritable colonne vertébrale de l’ouvrage, sur lesquels ont été soudés les platelages latéraux et les caissons de rive. D’une hauteur de 4,20 m, chacun de ces caissons est long de 15 à 22 m et peut peser jusqu’à 90 t. La largeur du tablier est de 32 m, tandis que sa masse totale avoisine les 36000 tonnes.

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Provenant de l’usine Eiffel de Fos-sur-Mer, les caissons centraux ont été amenés, par convois exceptionnels, à Millau via Nîmes et le plateau du Larzac
. Fabriqués à Lauterbourg, en Alsace, les caissons latéraux ont, pour leur part, transité par Clermont-Ferrand puis par le Causse rouge. Du fait de la légère courbure du viaduc, chaque morceau de tablier constitue une pièce unique de ce gigantesque puzzle.

Deux chantiers à ciel ouvert ont été aménagés à l’arrière des culées, au nord et au sud du viaduc. Toutes les soudures et travaux d’assemblage y ont été effectués. 96 % des tâches ont ainsi pu être réalisées au niveau du sol, limitant d’autant le risque lié au travail à grande hauteur. 1743 mètres ont été assemblés du côté sud, contre 717 du côté nord. De septembre 2002 à mai 2004, 20 mois de travail auront été nécessaires aux 150 compagnons chargés de construire le tablier.

Lançage
Le tablier à l’assaut du vide

La mise en place du tablier d’acier sur les piles a fait appel à une technique de lançage particulière. Tronçon après tronçon – chacun de la longueur d’une demi-travée, soit 171 m –, a été lancé dans le vide.

Pour réussir cette performance, 64 translateurs ont été utilisés. Installés sur les piles et les palées provisoires (gigantesques béquilles d’acier servant d’appuis intermédiaires entre deux piles), ils ont permis de déplacer les 36000 t du tablier.

Chaque translateur est formé d’un bâti supportant le tablier. A l’intérieur de ce bâti, deux coulisses sont actionnées par des vérins. Celle du bas, la cale biaise, soulève la coulisse au-dessus qui prend en charge le tablier. Un vérin permet alors, de déplacer l’ensemble sur 60 cm. La cale biaise est retirée et les translateurs reprennent leurs positions initiales.Chaque translateur est relié à une centrale hydraulique pilotée par ordinateur, afin que leur mise en mouvement soit parfaitement synchrone.

Au rythme d’un toutes les quatre semaines, il aura fallu dix-huit lançages pour amener les deux parties du tablier à l’aplomb du Tarn. Réalisées à la vitesse moyenne de 9 m/h, chacune de ces opérations a demandé 48 h de travail non-stop. La jonction du tablier s’est effectuée le 28 mai 2004 à 14h12 au-dessus du Tarn.

  Pylônes
Sept mâts d’acier pour un viaduc

Dès le début des opérations de lançage, un pylône partiellement haubané a été positionné à l’extrémité de chaque partie de tablier pour éviter à celui-ci de « piquer du nez » lors de son poussage d’une pile à l’autre. La mise en place des cinq autres pylônes a débuté après la réalisation de la jonction au-dessus du Tarn, fin mai 2004. Cette opération a été réalisée en seulement 3 mois.

Couchés sur le flanc, c’est véhiculé par quatre chariots automoteurs que les pylônes ont été amenés sur le tablier à l’aplomb de la pile de béton sur laquelle ils devaient être installés. Pris alors en tenaille légèrement au-dessus de son centre gravité par deux immenses bras d’acier, chaque pylône (700t et 90m de long) a été progressivement soulevé par deux vérins développant une force totale de 2000 t.

Au cours de ces opérations, une bascule parfaitement contrôlée a permis de positionner les pylônes en position verticale, juste au-dessus de leur point d’ancrage. Ils y ont ensuite été solidement arrimés.

 

Haubans
1500 tonnes de câbles sous tension.

Chaque pylône du viaduc de Millau est équipé d’une nappe monoaxiale de 11 paires de haubans disposés en vis-à-vis.

Selon leur longueur, ces derniers se composent de 45 à 91 câbles d‘acier, ou torons, eux-mêmes formés de 7 fils d’acier (un fil central avec 6 fils torsadés autour).

Les haubans bénéficient de toute la technologie mise au point par Freyssinet. Chaque toron a reçu une triple protection contre la corrosion : galvanisation, enrobage de cire pétrolière et gaine en polyéthylène extrudé. L’enveloppe extérieure des haubans est elle-même équipée sur toute sa longueur d’un double bourrelet hélicoïdal. Le but de ce dispositif ? Eviter tout ruissellement d’eau qui provoquerait en cas de grand vent une mise en vibration des haubans affectant la stabilité même du viaduc.

Les haubans ont été installés selon une technique bien rôdée. Après avoir passé un premier toron dans la gaine de protection extérieure, celle-ci est hissée sur le pylône jusqu’à son emplacement définitif. Le toron est alors fixé dans ses ancrages supérieurs et inférieurs. Une « navette » permet ensuite d’amener un à un tous les autres torons, qui sont ensuite mis sous tension. Pour les haubans les plus longs, la force globale appliquée s’élève à 1 200 t.

  Enrobé
testé et approuvé

Pour faire face aux dilatations du tablier, un enrobé spécial a été mis au point par les équipes de recherche d’Appia.

Assez souple pour s’adapter aux déformations de l’acier sans se fissurer, il doit néanmoins offrir une résistance suffisante pour répondre aux critères autoroutiers (compacité, texture, adhérence, anti-orniérage…). Deux ans de travail ont été nécessaires pour trouver « la » formule idéale.

Plusieurs opérations ont précédé la mise en place de l’enrobé. La projection à haute pression de billes d’acier d’un millimètre de diamètre (grenaillage) a permis d’enlever toute trace de rouille sur le tablier. Un primaire d’accrochage a été appliqué sur l’acier mis à vif avant la pose d’une feuille bitumineuse de 4 mm d’épaisseur, thermosoudée à 400 °C. Celle-ci constitue une protection parfaite contre tout risque de corrosion.

La pose de l’enrobé sur le viaduc de Millau a été réalisée par Appia, du 21 au 24 septembre 2004. Lisse et sans une ride, il recouvre l’acier sur une épaisseur de 6,7 cm. Au total, 9500 t de béton bitumineux ont été nécessaires pour réaliser la couche de roulement. Deux centrales de production d’enrobé d’une capacité totale de 380t/h ont été spécialement installées à cet effet à une dizaine de kilomètres au nord du viaduc. Vingt-cinq semi-remorques ont assuré l’alimentation en continu des deux finisheurs. Aucune rupture d’approvisionnement ne devait stopper l’avancée des engins chargés d’appliquer l’enrobé.

  Auvent
Une feuille de béton vrillée

Les bâtiments réservés à l’équipe d’exploitation commerciale et technique du viaduc et la barrière de péage se situent à près de 4 km au nord de l’ouvrage.

La barrière de péage est protégée par un auvent en forme de « feuille » de béton vrillée. Constituée de 53 éléments (les voussoirs), il est long d’une centaine de mètres et large de 28 m. Quant à son poids, il avoisine 2500 t.

La construction de l’auvent de la barrière a nécessité l’utilisation d’un béton spécial à très haute performance, le BSI Ceracem®. Ce dernier contient des fibres métalliques lui conférant d’énormes capacités de résistance mécanique. Il n’avait encore jamais été utilisé pour un ouvrage de cette importance.

Les voussoirs ont été coulés sur un chantier spécial situé à proximité de la culée nord du viaduc. En 6 mois, d’octobre 2003 à avril 2004, les 53 éléments ont été fabriqués. Une remorque automotrice, d’une puissance de 500 chevaux et comportant pas moins de 120 roues, a été utilisée pour transporter les voussoirs sur le chantier de la barrière. Ils étaient alors pris en charge par une grue développant une capacité de 500 t et positionnés à leur emplacement définitif. Fin juin 2004, la barrière de péage possédait son profil définitif.

  Instrumentation
Un viaduc ausculté sous toutes les coutures

Piles, tablier, pylônes et haubans sont équipés d’une multitude de capteurs.

Ceux-ci sont conçus pour déceler le moindre mouvement du viaduc et mesurer sa résistance à l’usure du temps. Anémomètres, accéléromètres, inclinomètres, capteurs de températures… font partie de la panoplie des instruments de mesure utilisés.

Douze extensomètres à fibre optique ont été inclus dans la semelle de la pile P2. Plus haute pile du viaduc, elle se trouve donc soumise aux efforts les plus intenses. Ces capteurs détectent des mouvements de l’ordre du millième de millimètre. D’autres extensomètres – électriques cette fois – sont répartis sur toute la hauteur de P2 et de P7. Ces appareils sont capables de fournir jusqu’à 100 mesures par seconde. Par grand vent, ils permettent de surveiller en permanence les réactions du viaduc face à des conditions extrêmes.

Des accéléromètres placés aux endroits stratégiques du tablier contrôlent les phénomènes oscillatoires qui pourraient affecter la structure métallique. Les déplacements du tablier au niveau des culées sont surveillés au millimètre près. Les haubans, quant à eux, sont également instrumentés et leur vieillissement minutieusement analysé.

Les informations recueillies sont transmises par un réseau de type Ethernet à un ordinateur situé dans la salle informatique de bâtiment d’exploitation située près de la barrière de péage.

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