4 Juin 2014
Catégorie : Ponts lancés, Poutres caissons - Publié par : Canam-ponts
Canam-ponts a élaboré, au cours des dernières années, une technique novatrice d’installation de ponts : le lancement par contrepoids. Cette technique a été mise à profit lors de l’installation du pont du chenal Nord qui relie la ville de Cornwall en Ontario, à l’île de Cornwall, et ensuite à l’État de New York aux États-Unis. Surplombant la voie maritime du Saint-Laurent, ce pont accueille tous les ans plus de 120 000 véhicules commerciaux et plus de 2 300 000 voitures.
La Société des ponts fédéraux Limitée, propriétaire du pont, a octroyé le contrat pour le remplacement de ce pont à l’entrepreneur général Groupe Aecon inc. Ce dernier a sélectionné Canam-ponts, une division de Groupe Canam inc. pour la fabrication et la mise en place de la structure d’acier du pont. Le mandat de conception, pour sa part, a été confié à la firme de génie-conseil McCormick Rankin, une division de MMM Group.
Le pont, d’une longueur de 335,2 mètres, remplace celui existant inauguré en 1962. La nouvelle structure comprend quatre travées, composées de 20 sections de poutres caissons ayant une largeur de 4,2 mètres, une hauteur de 3,3 mètres et un poids maximal de 89,1 tonnes métriques.
Le mandat de Canam-ponts comprenait la fabrication, le transport, l’assemblage de la structure au chantier, le lancement et la mise en position du pont après avoir complété les poussées, de même que la conception et la fabrication de 20 appareils d’appuis en élastomère confiné (de type pot) Goodco Z-Tech dont 12 fixes (PF), localisés aux piles 1, 2 et 3 ainsi que huit unidirectionnels (PMG) aux culées. Il comprenait également toute l’ingénierie requise pour le lancement du pont soit la vérification des efforts dans la structure à chacune des étapes, l’ingénierie des éléments du système de lancement de même que la procédure d’assemblage et de nivellement final du pont sur ses appuis permanents.
Ainsi, les 1 800 tonnes d’acier composant la superstructure ont été fabriquées à l’usine de Groupe Canam située à Québec au Québec. Outre l’aspect complexe associé à la fabrication des poutres et à la manutention, le transport routier de pièces hors-norme sur une distance de près de 400 kilomètres a requis l’expertise de Canam-ponts. En raison des conditions inhabituelles présentes au chantier, la mise en place de cette structure représentait un défi d’envergure pour l’équipe responsable des services d’ingénierie et de construction.
Les méthodes conventionnelles d’installation de ponts impliquent habituellement la construction de jetées en rivière ou l’utilisation de barges supportant des grues de grandes capacités. Pour la construction du pont du chenal Nord, la méthode d’installation par lancement a été retenue afin de minimiser les risques environnementaux associés à des travaux dans les forts courants du chenal. Cette méthode permet de faire l’assemblage des composants du pont à l’arrière de l’une des culées et de pousser le pont au-dessus de l’eau jusqu’à ce que la structure atteigne la rive opposée. Ainsi, aucuns travaux temporaires n’ont été requis en rivière pour l’installation de la structure d’acier. De plus, l’assemblage de la structure s’est effectué au niveau du sol sur la rive nord, minimisant les risques d’accident et optimisant la productivité.
L’une des particularités de ce pont est qu’il a été construit sous le pont existant, ce qui limitait l’espace disponible pour l’assemblage avant poussage. Afin d’obtenir la longueur minimale d’assemblage requise, un pilier temporaire a été construit près de la berge nord, au bout de l’aire d’assemblage. Installé à l’avant de la structure poussée, un avant-bec plus léger que la structure a été conçu par Canam-ponts afin de minimiser les efforts pendant le poussage. Celui-ci comprenait une semelle inférieure inclinée afin de permettre l’atterrissage des poutres sur les piliers sans que des équipements de levage ne soient requis.
La longueur de l’aire d’assemblage étant limitée, un maximum de deux segments de poutres caissons pouvait être assemblé entre chaque poussée. En raison de la pente de la semelle inférieure de l’avant-bec et l’horizontalité des semelles inférieures des caissons, il était impossible de rouler simultanément sur les caissons et l’avant-bec lors des deux premières phases de poussage. Canam-ponts a donc élaboré une technique unique qui consistait à pousser, puis à basculer la partie assemblée du pont et de l’avant-bec afin de permettre les deux premières phases de poussage.
Cette technique consistait à utiliser des contrepoids installés à l’arrière de la structure assemblée afin de pouvoir compléter les premiers mètres de la poussée. Au moment où le point de culbute était presque atteint (autant de poids à l’arrière de l’appui principal qu’à l’avant de celui-ci), les contrepoids étaient retirés afin de laisser l’assemblage basculer lentement sur les poutres de l’avant-bec.
Dans le cas de la deuxième poussée, alors que l’assemblage des poutres caissons et de l’avant-bec mesurait plus de 116 mètres, la bascule était effectuée au-dessus de l’eau, laissant très peu de marge de manœuvre. Il était donc très important de bien guider la structure afin qu’une fois la bascule effectuée, les extrémités des deux poutres de l’avant-bec se retrouvent exactement centrées sur leurs appuis.
Outre cette technique particulière, le poussage simultané de deux poutres caissons requiert une collecte de données qui permet de valider les contraintes anticipées dans la structure à tout moment durant le poussage. Ainsi, les données critiques telles les réactions aux supports, les déflexions verticales et les déplacements latéraux des éléments structuraux ont été recueillies et analysées sur le champ par l’équipe d’ingénierie au chantier. Des systèmes installés à chacun des piliers, comprenant des rouleaux et des guides, ont été conçus pour limiter les déplacements latéraux de la structure. Des systèmes de nivellement des rouleaux ont également été utilisés afin de bien répartir les réactions sous chacune des poutres caissons et d’assurer un transfert adéquat des efforts vers les fondations.
Découvrez le lancement par contrepoids en visionnant notre vidéo de l’installation du pont du chenal Nord.
Entrepreneur général : Groupe Aecon inc.
Ingénieurs-conseils : McCormick Rankin
Propriétaire : La Société des ponts fédéraux Limitée
Analyse de l’ingénierie de structure : Roche Ltée, groupe-conseil
Fournisseur de main-d’œuvre au chantier : Montage Saint-Laurent
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