Entretenir les ponts métalliques en sécurité

L’acier par sa légèreté et sa résistance permet de porter de lourdes charges et de franchir des brèches importantes. Dans les premiers temps, on a construit des ponts en fonte, mais en France à partir de 1850, les ponts métalliques ont connu un fort développement avec les progrès de la métallurgie et l’utilisation du fer puddlé (le même matériau que celui de la tour Eiffel).

Le soudage n'étant pas utilisé à l'époque, les assemblages étaient alors réalisés par rivets posés à chaud. Les grands programmes de construction de lignes de chemin de fer de cette époque se sont accompagnés de l'édification de nombreux ponts métalliques.

A partir de 1900, le fer puddlé est peu à peu supplanté par l’acier dont les résistances n’ont cessé de progresser jusqu’à nos jours pour aboutir aux aciers à haute limite élastique. D’autre part, la protection contre la corrosion est traditionnellement assurée par des peintures qui contenaient jusqu’aux années 1990 du plomb et parfois même de l’amiante, ce qui pose des problèmes lors de la remise en peinture et de la maintenance. Aujourd’hui, il existe des peintures exemptes de plomb et des aciers patinables (ou acier Corten) qui présentent une protection intrinsèque contre la corrosion.

Les ingénieurs français et la construction de ponts métalliques

Des ingénieurs français se sont particulièrement distingués dans ce type de construction. Nous citerons bien sûr Gustave Eiffel avec par exemple le viaduc du Garabit. Gisclard avec le célèbre pont du même nom sur le ligne de Cerdagne. Plus avant, nous pouvons également citer les frères Seguin pour les premiers ponts suspendus, suivis de Ferdinand Anodin inventeur des câbles à torons torsadés ainsi que des ponts transbordeurs.

Enfin, plus près de nous nous pouvons citer Michel Virlogeux pour les ponts modernes à haubans en particulier le pont de Normandie et le viaduc de Millau dont les pylônes et le tablier sont métalliques.

Ce document abordera les travaux de maintenance sur les ponts métalliques sous l'angle technique et prévention des accidents et maladies professionnelles. Les thèmes suivants seront traités :

• Types de ponts métalliques
• Travaux sur le tablier ou les pylônes métalliques
• Travaux sur les haubans ou les câbles de suspension
• Décapage et remise en peinture.

On note plusieurs types de ponts métalliques. La conception ancienne en acier puddlé conduisait à des structures treillis assemblées par rivet. La conception plus récente avec des aciers soudables conduit généralement à des profilés reconstitués soudés ou des caissons sur des structures mixtes.

Les ponts à câbles les plus anciens étaient généralement suspendus. Les ponts à haubans, après avoir été abandonnés pendant une longue période, ont connu un nouvel essor, fruit de la maitrise de leur conception par le calcul informatique.

Ponts à treillis à poutres ou en arc

L’utilisation du fer puddlé pour la construction des ponts se généralise à partir de 1850 (construction du pont Britania au Pays de Galles). Suivant les techniques de l'époque, les assemblages sont réalisés à l’aide de rivets posés à chaud. Tous ces aspects techniques conduisent l’assemblage de barres (souvent constituées de cornières) pour construire des structures en treillis.

Ponts suspendus et ponts à haubans

Ces ponts sont généralement caractérisés par une structure principale à double câble porteur. Certains ponts combinent les câbles porteurs et les haubans. Les ponts suspendus détiennent toujours le record du monde de la portée entre deux appuis. Ils nécessitent la réalisation, au niveau des culées, de massifs d’ancrage pour le câble porteur très coûteux. La protection contre la corrosion du câble porteur est un élément clef de la tenue de tels ponts. Le changement du câble porteur est une opération délicate et coûteuse.

En comparaison des ponts suspendus, les ponts à haubans permettent de faire l’économie des massifs d’ancrage sur les culées. D’autre part, chaque hauban peut être changé indépendamment des autres, ce qui simplifie considérablement l’entretien.

Ponts mixtes à charpente avec profilé reconstitué soudé (PRS) ou caisson et à hourdis béton

Pour franchir des brèches de portée moyenne, on choisit actuellement des ponts constitués d’une charpente métallique souvent mise en place par poussage assortie d’un hourdis béton qui sert de table de compression. La charpente peut être constituée d'un bipoutre ou multi poutre en PRS (profilés reconstitués soudés) ou bien d’un caisson métallique.

Certains ponts sont équipés de passerelles à demeure permettant l’inspection et le remise en peinture. Les profilés à PRS ou en caisson sont constitués de membrures et d’âmes d’épaisseur variable suivant les besoins. En effet, ils sont fabriqués en atelier à partir de tôles de forte épaisseur soudées entre elles. Les âmes de grande dimension doivent comprendre des raidisseurs.

Des connecteurs permettent le raccordement entre la semelle supérieure et le hourdis béton. L’écartement entre les PRS est maintenu à l’aide d’entretoises ou de pièces de pont. La membrure supérieure est constituée par les hourdis béton.

Les tabliers entièrement métalliques avec une dalle orthotrope pour une légèreté maximale

Le souci de légèreté du tablier peut conduire à remplacer le hourdis béton par une dalle orthotrope. Dans ce cas, la couche de roulement de la chaussée est supportée par une tôle épaisse raidie par des augets. Les augets prennent appui sur les pièces de pont ou les entretoises.

Des phénomènes de fatigue constatés sur les augets nécessitent parfois des réparations. Sur le pont d’Illzach par exemple, on a renforcé la dalle orthotrope par un hourdis constitué de dalles BFUP préfabriquées en usine (entreprise Eiffage)

A partir du diagnostic effectué, le maître d’ouvrage pourra programmer les travaux de réparation les plus urgents. Pour les ponts métalliques, les travaux peuvent concerner la charpente du tablier, le hourdis et également les pylônes pour les ponts à câbles.

Travaux sur la charpente du tablier

Sur le chantier de Pont-sur-l’Yonne, la charpente neuve a été assemblée sur l’ancien tablier à démolir. Les poutres métalliques ont été déposées à l’aide de remorques vérinables évitant ainsi l’utilisation de grues. Elles sont ensuite assemblées par soudage.

Sur les ponts les plus récents en acier (charpente PRS par exemple), l'assemblage se fait par soudure. On pratique également la démolition par oxycoupage sur tous types de ponts. Généralement, la soudure s’effectue à l’abri des intempéries à l’intérieur de tentes de soudeurs.

Avant l'opération de soudure, les pièces sont généralement chauffées à l’aide de rampes à gaz. Entre deux passes de soudure, il faut généralement meuler. Les principaux risques sont la brûlure, les lésions oculaires, les vapeurs dégagées par le métal en fusion et l’enrobage des baguettes de soudure.

Cela justifie le port de combinaisons de gants et de tablier de cuir, le port de heaume avec vitre de protection oculaire et ventilation assistée avec cartouche filtrante pour la protection respiratoire. Il faut une protection similaire pour l’oxycoupage.

Sur le chantier du pont de ferroviaire de Pirmil à Nantes, le renforcement de la structure nécessite la mise en place de rivets à chaud. Ceux-ci sont chauffés dans un four à proximité du lieu de pose.

Sur le chantier de Pont-sur-l’Yonne, la charpente ancienne a été découpée. Deux ponts roulants prenant appui sur la charpente neuve ont permis de déposer les tronçons au niveau de la culée sur un quai provisoire où l’on peut terminer la découpe et l’expédition par camions vers une usine de traitement et recyclage.

Sur le chantier du pont transbordeur du Martrou à Rochefort, un charriot roulant sur les câbles de suspension a permis d'évacuer le tablier par tronçons en les déposant sur des barges. Une entreprise spécialisée avait auparavant retiré la peinture au plomb à l’emplacement de l’oxycoupage.

Travaux sur le hourdis du tablier

Sur le chantier de Pont-sur-l’Yonne, le hourdis en béton de l’ancien tablier a été scié. Les morceaux sont évacués par un pont roulant s’appuyant sur la charpente neuve. Un platelage complet installé sur un échafaudage en sous-face du tablier a permis de prévenir les chutes.

Toujours sur le chantier de Pont-sur-l’Yonne, une fois la charpente neuve abaissée sur les appuis, le hourdis neuf est posé à l'avancement par éléments préfabriqués à l’aide d’une grue mobile.

Sur les ponts anciens à structure treillis, le hourdis est souvent constitué de voutains en maçonnerie de briques recouverts d'un remblai. La dépose de ce hourdis présente de nombreux avantages en particulier l'allègement considérable de la structure et la mise à nu des pièces de pont permettant un décapage et une remise en peinture de qualité. Il est ensuite remplacé par des dalles en BFUP ou en béton armé ou précontraint qui sont beaucoup plus légères.

Sur le chantier du pont de Mauves-sur-Loire, la première étape consiste à démolir les voutains en maçonnerie du tablier. Un échafaudage complet en sous-face de l’ouvrage sert de platelage contre les chutes. Il sera ensuite complété pour constituer le support d’un confinement permettant le décapage et la remise en peinture.

Toujours sur le chantier du pont de Mauves-sur-Loire, la pose de dalles préfabriquées en BFUP assure un allègement considérable de la structure par rapport aux voutains en maçonnerie. Cela permet de rajouter de part et d'autre des passerelles métalliques pour la circulation des cyclistes et des piétons.

La pose des dalles BFUP est faite alors que le décapage et la remise en peinture sont terminées. On a maintenu en place le platelage de l'échafaudage pour prévenir les chutes.

Travaux sur les pylônes du pont

Sur le chantier du pont transbordeur du Martrou à Rochefort, un échafaudage a été construit contre les pylônes Il donne l’accès et sert également de support à un ascenseur. Des plateformes ont été placées en tête des pylônes à l’aide d’une grue mobile de 350 tonnes. Une passerelle type pont de singe permet de passer rapidement d’un pylône à l’autre.

Certaines membrures ont dû être changées sur les pylônes en conformité avec les nouveaux règlements de calcul. Avant découpage des membrures à changer ou du tablier, une entreprise spécialisée retire la peinture au plomb à l’emplacement de la découpe grâce à un gel décapant.

Accès aux ancrages bas

Sur le chantier du pont de Bourgogne à Chalon-sur-Saône, Plusieurs moyens ont été utilisés pour accéder aux ancrages bas des haubans : un échafaudage installé en bordure de tablier, une passerelle suspendue permettant de visiter plusieurs ancrages et enfin là où cela est possible, une PEMP automotrice. A noter que l’utilisation d’une nacelle négative est empêchée par les haubans.

Diagnostic des haubans

Sur le chantier du pont de Bourgogne à Chalon-sur-Saône, on a réalisé un diagnostic des haubans qui consiste à identifier la présence de fils ou de torons cassés ainsi que la présence de corrosion. Les capots des haubans sont retirés pour permettre d'accéder à leur extrémité.

Un procédé permet de tester la continuité des fils et torons dès lors que l'on accède à leur extrémité (procédé UScan® de Sixence). La gaine de protection peut être endommagée sans conséquence car les torons sont galvanisés. La décision a été prise de rajouter une gaine soudée en PEHD pour protéger les haubans des effets corrosifs de l'eau.

Accès en tête des pylônes

Sur le chantier du pont de Bourgogne à Chalon-sur-Saône, un échafaudage complet permet d’accéder aux attaches de haubans en tête de pylônes. Installé en permanence pour chacun des pylônes tout au long du chantier, il permet de réaliser les interventions suivant les passes navigables définies sur la rivière et le demi-tablier laissé libre à la circulation.

Gainage ou changement des haubans

Sur le chantier du pont de Bourgogne à Chalon-sur-Saône, les gaines en PEHD sont fabriquées par demi-coquilles et les tronçons sont soudés au sol (soudure dite au miroir). Elles sont assemblées depuis un échafaudage puis enfilées par traction jusqu’à la tête de pylône. Un échafaudage similaire et une mise en place par traction depuis le haut pourraient être également utilisés si l'on voulait changer un hauban.

Travaux sur les câbles de suspension

Sur le chantier du pont transbordeur du Martrou à Rochefort, la dépose du tablier a modifié complètement l’équilibre de la structure pendant le chantier ce qui conduit au rajout de câbles provisoires. Leur tension est contrôlée avec précision par des vérins hydrauliques. Des passerelles type pont de singe permettent de traverser la Charente pour passer d’un pylône à l’autre, mais également d'accéder aux postes de travail au-dessus du fleuve.

Enceinte de confinement pour décaper la peinture sur le pont

Lors du décapage de peintures contenant du plomb et parfois de l'amiante, il convient de construire autour de l'ouvrage une enceinte de confinement pour éviter la dispersion des polluants dans l'environnement. Elle permet la mise en dépression de l'air qu'elle contient.

Cette enceinte est généralement construite autour d'un échafaudage multidirectionnel enserrant toute la structure sur lequel on a fixé une bâche étanche thermo-rétractable. Cette technique peut être utilisée pour tous types de charpentes : poteau et pylônes, poutres treillis et ponts mixtes à PRS ou caissons.

Mise en dépression de l'enceinte confinée

La mise en dépression de l'enceinte confinée empêche les polluants de se disperser. De plus, l'entrée d'air neuf dans l'enceinte assure leur dilution. Le débit des unités déprimogènes est calculé pour produire une dépression constante garante d'une efficacité du confinement.

Les entrées d'air (sous forme d'ouvertures munies de clapets) sont également calibrées pour assurer cette dépression. Les fuites accidentelles de l'enceinte confinée sont contrôlées lors d'un test de fumée et doivent être limitées au minimum possible.

Sas d'entrée et de sortie de la zone confinée

L'entrée et la sortie de la zone polluée confinée se font par des sas. La pratique des entreprises spécialisées est de disposer de 5 sas afin de mieux limiter le risque de plombémie. Ces sas sont disposés de la façon suivante dans le sens de sortie de la zone polluée :

• un sas de dépoussiérage
• une douche de décontamination,
• un sas de déshabillage des vêtements de travail
• une douche d'hygiène corporelle
• un sas propre d'habillage en habits de ville.

Protection individuelle pour le décapage et les travaux de peinture

Il y a deux types de protection individuelle : pour le décapage par grenaillage et pour les travaux de peinture.

Equipement individuel pour les travaux de grenaillage :

• Sous-vêtements et combinaison jetables
• Un masque respiratoire facial Optifiltre à adduction d’air comprenant une cartouche utilisée pendant la douche de décontamination
• Combinaison et masque respiratoires sont scotchés pour assurer une bonne étanchéité
• On ajoute par-dessus une combinaison de sablage en cuir résistant à l’abrasion.
• Enfin, un heaume à adduction d’air neuf (appareil isolant) équipé d’un plastron en cuir vient compléter le dispositif.

Equipement individuel pour les travaux de peinture :

• Combinaisons
• Gants de protection
• Masque respiratoire complet « type groin » muni de deux cartouches A2 (solvants organiques).

Du fait de la pénibilité du port de ces protection, la durée de travail en continu est limitée réglementairement.

Traitement des déchets issus de la peinture plombifère

Pour ce type de chantier, trois types de déchets sont à envisager :

• Les résidus de peinture issus du recyclage de la grenaille utilisée. En effet, pour réduire considérablement la consommation de grenaille et le volume de déchets, on sépare les déchets de peinture plombifère de la grenaille, Une machine installée sur le chantier réalise cette opération. Après traitement les déchets, ils représentent à peine 1 % du poids de la grenaille. La grenaille nettoyée peut être réutilisée ;
• Les déchets provenant des combinaisons jetables, des gants et en fin de chantier, les films plastiques ;
• les déchets issus de la filtration des eaux des douches.

Si le pont est maintenu en circulation, le risque d’être heurté par un véhicule routier concerne tous les postes de travail. Prévention : coupure de la circulation ou circulation alternée par demi-tablier, signalisation routière avec limitation de vitesse, port du gilet rétroréfléchissant, séparation des circulations piétons et véhicules etc.

** (potentiellement mortels ou générateurs de handicap immédiat)

Si le pont est maintenu en circulation, le risque d’être heurté par un véhicule routier concerne tous les postes de travail. Prévention : coupure de la circulation ou circulation alternée par demi-tablier, signalisation routière avec limitation de vitesse, port du gilet rétroréfléchissant, séparation des circulations piétons et véhicules etc.

** (potentiellement mortels ou générateurs de handicap immédiat)

Les guides du STRRES / FNTP

Le STRRES est le syndicat des entreprises de réparation et de renforcement des structures affilié à la FNTP (Fédération nationale des Travaux publics)

Les guides du STRRES sont une référence dans la profession. Ils donnent les différentes règles techniques à respecter pour obtenir des réparations conformes, de qualité et par conséquent durables,

• GUIDE 0 Introduction commune à tous les guides
• Guide FAME 1 - V 3 Réparation et rénovation des structures métalliques
• Guide FAME 2 Protection des ouvrages métalliques

Les documents du GEPI

Syndicat des entrepreneurs de peinture industrielle

https://www.gepi.fr/

Plaquette du GEPI sur la prise en compte du risque plomb à l’intention des maîtres d’ouvrage

https://www.gepi.fr/files/gepi/ANNEXES/uploads/plaquettePlomb.pdf