Pont Rion-Antirion - Définition

Histoire

La genèse du projet

• 1880, le président du Conseil Charilaos Trikoupis, est parmi les premiers à imaginer un lien à cet endroit, au moment du percement du canal de Corinthe. Il a la vision d'un pont franchissant les 3 km du détroit de Corinthe. Le projet est débattu au Parlement, mais les problèmes techniques amènent à l'abandon du projet.
• 1987, un premier projet basé sur l'étude technologique du projet d'un pont-viaduc traversant la Manche, concurrent de celui du tunnel sous la Manche est présenté une première fois, sans succès.

Une consultation internationale

• 1991, un appel d'offre est lancé pour la construction du pont de Rion-Antirion.
• 3 janvier 1996, la société Gefyra (filiale du groupe Vinci), remporte l'appel d'offres international, avec à la clé un contrat de concession de 42 ans pour la construction, le financement, l'exploitation et l'entretien du pont de Rion-Antirion.
• 1997, bouclage du financement et entrée en vigueur du projet.

1997-1998 Etudes, expropriations, installation de chantier

• 1997, lancement des premières études suivies de modélisation .
• 19 juillet 1998, le premier ministre Costas Simitis pose la première pierre de l'édifice..

1999-2004 Les travaux

• 1999, Construction de la cale sèche à Antirion,
• 2000, Dragage de l'emplacement de la pile M3 et bétonnage de la semelle,
• 2001, Construction des piles,
• 2002, Construction et élévation des jambes du pylône M3,
• 2003, Poursuite de la construction des pylônes, début de haubanage du tablier à partir de M3,
• 14 août 2003, Séisme de magnitude 6 pendant le chantier. Pas de dégâts.
• 8 août 2004, Inauguration et passage de la flamme olympique.
• 16 août 2004, Ouverture à la circulation.

Les défis technologiques

Les défis qu'il fallait relever étaient multiples :

• Relier deux plaques tectoniques en mouvement, puisque le golfe de Corinthe est un fossé d'effondrement sensible aux mouvements tectoniques. Chacune des plaques s'éloigne de l'autre de plusieurs millimètres par an. Le Péloponnèse s'éloigne ainsi irrémédiablement de la Grèce continentale.
• Franchir une hauteur d'eau atteignant 65 mètres au point le plus profond, c'est-à-dire que les techniques à retenir s'apparentent plus à des techniques relevant du domaine de l'offshore et des plateformes pétrolières que de la construction classique de ponts,
• S'appuyer sur des fonds marins de qualité médiocre, le substratum rocheux est à plus de 700 mètres de profondeur,
• Résister à des vents violents : la vitesse de référence prise en compte selon les British Standards est de 32 m/s. Elle correspond, au niveau du tablier, à une vitesse moyenne de 50 m/s (soit 180 km/h) sur 10 minutes.
• Résister à un séisme de force 7 de magnitude sur l'échelle de Richter. Le dernier séisme important a eu lieu le 15 juin 1995 à une trentaine de kilomètres du site avec une magnitude de 6,3.

Les fondations

Les contraintes environnementales

Trois événements d'importance majeure devaient être pris en compte par les concepteurs :

• Le choc d'un pétrolier de 180 000 tonnes heurtant une pile à une vitesse de 16 nœuds (8,2 m/s ou 30 km/h). Les premières contraintes sont donc celle d'un effort horizontal de 480 MN (millions de newtons) à 70 mètres au-dessus du niveau de fondation ce qui correspond à un effort horizontal de la même intensité au niveau des fondation couplé avec un moment de renversement de 34 000 MN.m.
• Un événement sismique de magnitude 7 sur l'échelle de Richter, correspondant à un événement de période de retour de 2000 ans, situé à 8 5 km du site. La contrainte à prendre en compte est ici une accélération maximale du sol de 0,5 g avec un plateau d'accélération à 1,2 g entre 0,2 s et 1,1 s.
• Un mouvement tectonique. La péninsule s'éloigne du continent de l'ordre de 8 mm/an. La dernière contrainte à prendre en compte est donc la possibilité d'occurrence d'un déplacement tectonique différentiel de 2 m dans n'importe quelle direction et entre deux piles adjacentes.

La contrainte des sols meubles

De manière schématique les ponts sont construits soit sur des fondations profondes ancrées dans le sous-sol rocheux, soit sur des fondations superficielles reposant sur le fond.

La fosse du golfe de Corinthe est remplie de sols meubles (argile, limon, sables fins) et la roche, dont la profondeur est estimée à plus de 500 mètres, est inaccessible. Ainsi les fondations profondes ne pouvaient être retenues. L’hypothèse de caissons enterrés a également été étudiée, mais ceux-ci présentaient des difficultés de mise en œuvre en raison de la présence d'une couche de gravier à la surface du sol pouvant créer des difficultés de pénétration du caisson..

Enfin des fondations superficielles n’étaient guère plus envisageables du fait de la faible capacité portante des sols du fonds marin et des tassements élevés qui s’en seraient suivis. En outre sous l'effet de fortes pressions, certains sables peuvent entrer en liquéfaction, c'est-à-dire de passer de l'état de grains solides à l'état de plastique, voire liquide. Il était donc nécessaire de les renforcer.

La solution retenue

Il est néanmoins apparu que la solution résidait dans la construction de fondations superficielles accompagnées par une amélioration des caractéristiques mécaniques des sols pour assurer un comportement sismique satisfaisant de la fondation et limiter les tassements à des valeurs acceptables pour la superstructure.

La solution retenue fut finalement de fonder chacun des quatre énormes piliers sur un ensemble de 200 inclusions rigides fichées dans le sol meuble. Ces inclusions sont constituées de 200 tubes d'acier creux de deux mètres de diamètre et de 25 à 30 mètres de long. Ils sont recouverts d'un tapis de gravier de 2,75 mètres d'épaisseur, capable de supporter les embases des pylônes de 90 mètres de diamètre et 13 mètres de hauteur.

Les piles ne sont pas liées aux tubes de renforcement du sol car en cas de fort séisme, le tout aurait pu basculer. Le tapis de gravier fait effet de fusible ou de coussin, la semelle peut glisser dessus horizontalement. Il sert aussi à répartir les efforts et prévenir les effets de succion. En cas de séisme ou de bouleversement du fond, sa plasticité et son élasticité assurent une absorption des mouvements et une adaptation gravitaire.

La modélisation des fondations

Une telle solution n'ayant jamais été adoptée, de nouveaux outils de dimensionnement et une validation approfondie devaient être mis en place. Un processus en trois étapes a été mis en œuvre :

• Le développement d'outils de dimensionnement spécifiques basés sur la théorie du calcul à la rupture (Salençon, 1983) pour évaluer la capacité ultime du système de fondation et définir la disposition des inclusions : longueur et espacement (Pecker et Salençon, 1999),
• Vérification expérimentale des outils de conception par des essais sur modèle réduit en centrifugeuse (Pecker et Garnier, 1999),
• Vérification du schéma final par des analyses non linéaires en éléments finis, en 2 ou 3 dimensions.

Les trois approches ont donné des résultats similaires à ±15 % l'une de l'autre, ce qui a contribué à conforter la validité du principe de fondation et les analyses effectuées.

Construction des inclusions

Le dragage du fond de la mer, le battage des inclusions, la mise en place et le nivellement de la couche de gravier, par des profondeurs d'eau atteignant 65 m, ont nécessité un équipement et des procédures spéciaux.

Une barge à pieds tendus, concept connu pour les plateformes offshore, a été utilisée pour la première fois pour un équipement mobile. La stabilité est assurée par l'ancrage vertical en tension de corps morts posés en fond de mer. La tension dans ces lignes d'ancrage verticales sont ajustées pour conférer la stabilité requise à la barge vis à vis de la houle et des courants ainsi que des charges manutentionnées par la grue fixée sur le pont. En augmentant la traction dans les lignes d'ancrage, la flottabilité de la barge permet le soulèvement des corps morts et son déplacement à une nouvelle position.