Le viaduc du Littoral est un viaduc français en béton précontraint, surplombant l'océan Indien, dans le département d'outre-mer de La Réunion.
D'une longueur de , faisant de lui le plus long pont de France, il porte la route nationale 1 et relie Le Barachois à La Grande Chaloupe, deux quartiers de Saint-Denis.
Ouvrage d'art d'importance régionale, il fait partie de la Nouvelle route du Littoral. Son génie civil a été achevé le , puis le viaduc inauguré le et mis en service par étapes à compter du .
Histoire
La route du Littoral Ouverte en , la route du Littoral est un maillon essentiel du réseau routier réunionnais. Élargie à 2 fois 2 voies dans les années et voyant passer plus , elle permet de relier Saint-Denis à l'Ouest de l'île, en longeant l'océan Indien en bord de falaise.
Ce positionnement la rend vulnérable au phénomènes météorologiques (pluie, vent, houle, cyclones ...) mais aussi à l'érosion de la falaise située juste au-dessus, érosion elle-même accélérée par ces mêmes phénomènes météorologiques. Tous ces évènements ont causé en moyenne de bascule en 2 + 1 voie par an entre et .
Depuis sa mise en service, les diverses chutes de roches sur la route ont provoqué 22 décès et 23 hospitalisations. L'éboulement de plus de de roches le , entraînant la mort de 2 personnes, une fermeture complète de la route pendant et plus de de basculement, ont permis d’accélérer le projet, alors en phase d'étude, de NRL, ayant pour but de remplacer la route actuelle par une alternative plus sûre et tout aussi capacitaire.
Choix de l'ouvrage Après une phase de concertation publique menée à Saint-Denis et La Possession, il est décidé que la NRL ne sera pas faite uniquement de digues. Un viaduc d'une longueur alors prévue entre 5 300 et sera à construire en mer.
Ce viaduc sera parallèle à la côte et possèdera un tablier placé entre 20 et au dessus du niveau de la mer. Celui-ci supportera 3 voies de circulation dans chaque sens mais doit pouvoir supporter un tramway en site propre.
Deux solutions sont proposées par le maître d’œuvre Egis pour le viaduc :
un tablier de hauteur variable et d'une portée de constitué d'un mono-caisson à deux âmes, avec des caissons comportant des nervures transversales et un encorbellement de ; un tablier de hauteur constante et d'une portée de constitué d'un mono-caisson à quatre âmes.
Le viaduc serait alors supporté par des piles dont la moitié seraient posées au fond de l'océan et l'autre moitié comporterait des massifs de quatre pieux de de diamètre.
Suite à l'appel d'offre, le groupement Vinci Construction Grands Projets, Bouygues Travaux Publics, Dodin Campenon-Bernard et Demathieu Bard est retenu pour la construction du viaduc. Celui-ci fera appel à :
un viaduc entièrement préfabriqué ; un tablier de hauteur variable et d'une portée de constitué d'un mono-caisson à deux âmes, avec des caissons comportant des encorbellements sans nervures transversales mais précontraints transversalement ; des piles sans pieux, sous réserve de retours satisfaisants des sondages géotechniques, avec un simple renforcement du sol (les piles ne sont conservées que pour les culées d'extrémité).
Description de l'ouvrage
Géologie et géotechnique L'île de la Réunion est d'origine volcanique. Elle est sortie de mer il y a environ à la suite d'éruptions successives de son volcan principal, le Piton des Neiges. Celui-ci est aujourd'hui éteint et culmine à plus de d'altitude.
Son cône volcanique plonge dans l'océan Indien avec une pente régulière, sauf au nord-ouest de l'île où se situe une falaise instable de 100 à de hauteur. Elle est constituée de coulées basaltiques intercalées de scories et de niveaux de paléosols, par nature friables. Cette hétérogénéité cause les nombreux éboulements que subissent l'ancienne route du Littoral lors des grands épisodes pluvieux.
Le viaduc est situé en mer, au large de cette falaise. Les fonds marins ont été sondés lors des études d'avant-projet sommaires du début des années 2000 avant des sondages approfondis au niveau des emplacements des fondations à la suite de l'attribution du marché. Ceux-ci sont composés de sables, galets et blocs, de compacité et d'épaisseur variables (5 à en général), recouverts en surface d'une couche de sables lâches de 2 à d'épaisseur moyenne, le tout reposant sur le substratum basaltique.
Les piles et les culées Le viaduc repose sur 50 points d'appuis, 2 culées aux extrémités et 48 piles en mer. Chaque appui supporte une charge verticale en service estimée entre et liée au poids de l'ouvrage et au trafic ainsi que des contraintes latérales (houle, choc de bateau jusqu'à , séisme ...) et induit ainsi une contrainte au niveau du sol de fondation d'environ ELS ( ELU). Des fouilles seront donc réalisées à l'emplacement de chaque pile afin d'atteindre un sol pouvant convenablement supporter l'ouvrage (pression limite entre 2 et associée à une rigidité suffisante).
Descriptif des piles Chaque pile mesure entre et de haut et est réalisée en deux parties : un première partie, dite "embase", comprenant la semelle et la partie inférieure du fût de pile permettant d'atteindre une cote d'environ au-dessus du niveau de la mer ainsi qu'une deuxième, dite "tête de pile", comprenant la partie haute du fût et le chevêtre, le tout étant relié par un joint de clavage intégré à l'embase de de hauteur.
Chaque pile est dotée d'une semelle faisant d'épaisseur. Initialement, 35 piles dites "courantes" ont une semelle circulaire d'un diamètre de et 13 autres piles ont une semelle circulaire d'un diamètre de : 7 piles fixes (un par tronçon du viaduc) et 6 piles dites "piles-culées" situées entre deux tronçons successifs du viaduc. Les études géotechniques ont permis de réduire le diamètre de la semelle de la pile fixe P32 à et démontrer le besoin d'augmenter celui des piles P5 et P39 à .
Certaines piles, au large de la Pointe du Gouffre, sont situées à proximité de formations coralliennes. Ces piles sont équipées, en bas de fût, de structures artificielles permettant de créer des habitats artificiels, de manière à favoriser la colonisation du site par la faune et la flore fixée marines.
Les embases ont un poids compris entre et , pour une hauteur variant entre et en fonction de la profondeur du fond marin et de la fouille réalisée. Elles reposent ainsi entre 12 et sous le niveau de la mer, soit entre 3 et sous le fond de l'océan.
Les têtes de pile ont quant à elles un poids compris entre et , pour une hauteur comprise entre et selon la hauteur du viaduc au niveau de la pile.
Fabrication des piles Les piles sont fabriquées dans une usine située au Port Est composée des deux lignes de préfabrication, permettant la réalisation de deux piles en parallèle. Ces deux lignes sont nécessaires afin de tenir la cadence imposée par le calendrier d'une pile posée tous les ; il faut pour produire une embase et entre 15 et pour une tête de pile.
Sur chaque ligne, les pièces sont préfabriquées selon des positions successives convergeant vers la ligne de chargement centrale permettant le chargement des éléments finis sur la barge Zourite.
Pour les embases :
1ère position (dite "podium") : ferraillage et coulage de la semelle ; 2ème position : ferraillage et bétonnage du fût bas en deux levées ; 3ème position : finitions, équipement en passerelles et accès pour le voyage en mer ; 4ème position : position de stockage ; 5ème position : chargement sur la ligne centrale ;
Pour les têtes de piles :
1ère position : ferraillage et coulage du fût haut de pile en un ou deux levées selon la hauteur voulue ; 2ème position : ferraillage et bétonnage du chevêtre ; 3ème position : finitions, équipement en passerelles et accès pour le voyage en mer ; 4ème position : chargement sur la ligne centrale ;
Les pièces sont déplacées en utilisant un système de 2 trains de 12 vérins de levage de couplés hydrauliquement et surélevés par rapport à leur rail de glissement sur coussins d’air.
Descriptif des culées Les culées sont à l'interface entre la partie digue et la partie viaduc. Elles sont ancrées à travers la digue dans le substratum à l'aide de 26 pieux d'un mètre de largeur.
Un sommier de de large par de long pour de haut solidarise les têtes des pieux et permet, entre autres, le support du voussoir sur culée, le recueil des eaux pluviales et le passage des réseaux entre la digue et le viaduc.
Le tablier
Descriptif Le tablier est divisé en 7 tronçons indépendants d'environ . Chaque tronçon comporte une pile fixe, les autres piles étant équipées d'appareils d'appui libres permettant les mouvements longitudinaux du tablier provoqués par le retrait du béton, son fluage et les dilatations thermiques.
Chaque tronçon est lui-même constitué de 7 travées : cinq travées courantes de et une travée de rive de à chaque extrémité. Les travées de rive des tronçons voisins reposent sur des piles-culées, permettant elles aussi les déformations longitudinales du tablier.
Le tablier est constitué d'un seul caisson à deux âmes en béton précontraint. Sa hauteur varie entre pour les voussoirs sur pile et au milieu des travées. Le hourdis supérieur est d'une épaisseur comprise entre et .
Les âmes ont une épaisseur de et sont inclinées de 30 degrés par rapport à la verticale entraînant une largeur du hourdis inférieur comprise entre à l'appui et à la clé, pour une épaisseur variant entre et .
Chaque viaduc de est découpé en 6 fléaux de et 2 travées de rive de séparés par des joints de clavage de et . Chacun des 42 fléaux de de long est constitué d’un voussoir sur pile de en 3 éléments et de 28 voussoirs courants de (14 par demi-fléau) préfabriqués à joints conjugués.
Une travée de rive est constituée d’un voussoir sur culée ou sur pile culée de de long et de 5 voussoirs préfabriqués à joints conjugués (2 de encadrant 3 de ) de hauteur constante de .
Un voussoir sur pile est composé d'un voussoir central de de long et de deux voussoirs latéraux de de long.
Le tablier est constitué de 126 voussoirs sur pile, voussoirs courants à hauteur variable (fléaux), 14 voussoirs sur culée ou pile-culée et 70 voussoirs à hauteur constante (travées de rive) soit au total de voussoirs.
Fabrication L'ensemble du tablier a été préfabriqué au Port Est, à environ à l'ouest du lieu de fabrication des piles du viaduc.
L'usine dédiée au tablier possède :
six cellules coffrantes réglables permettant de produire les 14 types des voussoirs courants ; une cellule coffrante produisant les voussoirs sur pile centraux ; une cellule coffrante produisant les voussoirs sur pile latéraux ; une cellule coffrante produisant les voussoirs sur culée ; une banc coffrant permettant la production des voussoirs des travées de rive.
Construction de l'ouvrage La construction du viaduc a démarré par la construction des sites de préfabrication des piles et des voussoirs au cours de l'année pour une mise en service des installations début .
Des fouilles octogonales d'une profondeur de 5 à pour 22 ou de diagonale (en fonction du diamètre de l'embase) sont réalisées pour chacune des piles (à l'exception de la pile P32 reposant directement sur le substratum) à l'aide d'un ponton dipper appelé Pinocchio équipé d'une pelle Liebherr de avec un godet de permettant de creuser jusqu'à 15 à sous le niveau de l'eau, soit entre 5 à sous le fond marin.
Pour 11 des 48 piles, l'épaisseur de sables laches est trop importante pour que ceux-ci soient complètement retirés ; un vibrocompactage du sol fut donc nécessaire afin d'en améliorer ses caractéristiques.
Zourite (du créole réunionnais pour poulpe). Celle-ci, spécialement conçue pour l'occasion, fait de long, de large pour de haut et est équipée d'une centrale à béton d'une capacité de production de ainsi que d'un pont roulant pouvant lever .