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FON DATIONS SOLS & TRAVAUX N° 880 MAI 2011 78 RENFORCEMENT DU SOL SOUS RÉSERVOI

FON DATIONS SOLS & TRAVAUX N° 880 MAI 2011 78 RENFORCEMENT DU SOL SOUS RÉSERVOIRS GNL À ARZEW, EN ALGÉRIE AUTEURS : BERTRAND HANAUER, DIRECTEUR EXPORT, KELLER - THIERRY HERMGES, RESPONSABLE TECHNICO-COMMERCIAL EXPORT, KELLER - GUILLAUME TENDERO, INGÉNIEUR TRAVAUX PRINCIPAL, KELLER - GÉRAUD D’AVEZAC, INGÉNIEUR TRAVAUX SUR SITE, KELLER LA RÉALISATION DU RENFORCEMENT DE SOL SOUS QUATRE RÉSERVOIRS DE LA NOUVELLE LIGNE DU TERMINAL GAZIER GNL 3Z À ARZEW, EN ALGÉRIE, S’EST APPUYÉE SUR UNE CONCEPTION INNOVANTE DANS LE PAYS. EN EFFET, UN RENFORCEMENT PAR COLONNES DE JET GROUTING SOILCRETE ASSOCIÉ À UN MATELAS DE RÉPARTITION A ÉTÉ PRÉFÉRÉ À UN DISPOSITIF DE FONDATIONS TRADITIONNEL PAR PIEUX, QUI AURAIT FORTEMENT PÉNALISÉ LA STRUCTURE DES RÉSERVOIRS EN PHASE SISMIQUE. S’AGISSANT D’UNE PREMIÈRE EN ALGÉRIE, CETTE OPÉRATION À FORTE CONNOTATION TECHNIQUE A DEMANDÉ D’IMPORTANTS MOYENS DE CONTRÔLE ET DE JUSTIFICATION. LA GAGEURE FUT ÉGALEMENT DE MENER À BIEN L’OPÉRATION DANS UN ENVIRONNEMENT LOGISTIQUE RENDU EXTRÊMEMENT COMPLEXE DU FAIT DES MODIFICATIONS PROFONDES DES RÈGLES D’IMPORTATION ET DES PROBLÈMES DE PÉNURIE DE CIMENT QUI ONT TOUCHÉ LE PAYS DURANT LA PHASE D’EXÉCUTION. 1- Vue des travaux sur le réservoir GNL 2. 1- View of works on LNG tank 2. © KELLER MAI 2011 TRAVAUX N° 880 79 la réalisation des infrastructures et du process de l’opération. Celle-ci repré- sente un investissement d’environ trois milliards de dollars. La construction des réservoirs de stockage de gaz (deux réservoirs GNL et deux réservoirs GPL) constitue l’une des gageures tech- niques de l’opération. Ces ouvrages de grandes dimensions (82 m de diamètre et 35 m de haut pour les réservoirs GNL) sont posi- tionnés sur une couche de remblais et sable sédimentaire de 0 à 4,5 m d’épaisseur, reposant sur un horizon de calcarénite fracturé (1 à 6,5 m d’épais- seur) pouvant présenter des vides karstiques, sous lequel nous trouvons 2 à 7 m de marnes altérées avant de rencontrer le toit de marnes compactes (ﬁgure 3). La zone est classée en zone sismique II-a, et les ouvrages intégrés à un centre de production et de dis- tribution d’énergie d’importance natio- nale sont de classe I-A. Cela conduit à considérer des accélérations nominales maximales de 2,49 m/s² et une magni- tude de 7. Les contraintes apportées par les réser- voirs sont importantes, notamment en phase d’hydrotest, où elles varient entre 200 et 300 kPa. CONSTRUCTION DE QUATRE RÉSERVOIRS Dans le cadre de la construction du nouveau terminal de liquéfaction de gaz GNL 3Z à Arzew (figure 2), la Sonatrach, première entreprise d’hydro- carbures d’Afrique, a conﬁé à la joint- venture Saipem-Snamprogetti-Chiyoda 2- Localisation de l’opération. 3- Coupe géologique au droit du réservoir GNL 1. 4- Coupe type des inclusions Soilcrete-D. 5- Principe du Soilcrete-D. 6- Phasage type du procédé Soilcrete. 2- Project location. 3- Geological cross section at the level of LNG tank 1. 4- Typical cross sec- tion of Soilcrete-D inclusions. 5- Schematic of Soilcrete-D. 6- Typical schedu- ling of the Soilcrete process. COUPE GÉOLOGIQUE AU DROIT DU RÉSERVOIR GNL 1 COUPE TYPE DES INCLUSIONS SOILCRETE-D PRINCIPE DU SOILCRETE-D PHASAGE TYPE DU PROCÉDÉ SOILCRETE 2 3 4 5 6 © KELLER FON DATIONS SOLS & TRAVAUX N° 880 MAI 2011 80 tique, en s’affranchissant de la difﬁculté de forage induite par la couche de grès et en répondant de façon économique au risque de sollicitation sismique. La solution géotechnique retenue consistait à exécuter, selon un maillage de 3,5 x 3,5 m, des inclusions de 12 m de profondeur et de diamètre minimal variant entre 0,8 et 1,3 m suivant la nature des terrains rencon- trés (ﬁgure 4). Ce dispositif est ensuite recouvert d’un matelas de répartition qui assure un rôle amortisseur en cas de séisme. Les inclusions étaient réalisées selon le procédé Soilcrete-D, développé par Keller dans le cadre de l’optimisa- De plus, les conditions d’utilisation des réservoirs imposent une stricte maîtrise des tassements (tassements absolus inférieurs à 100 mm et tassements différentiels inférieurs à 1/500). Le dispositif d’assise des réservoirs devait donc permettre de répondre aux spéciﬁcations techniques de tassement et de portance tout en intégrant un risque sismique important, en traitant le risque de vide karstique et en tenant compte de la spéciﬁcité d’un horizon dur (grès) au-dessus de terrains associés à de très médiocres caractéristiques géotechniques (marnes altérées). Ces contraintes techniques ne consti- tuaient toutefois qu’une facette de la problématique du lot fondations, puisque les travaux devaient être réalisés dans des délais extrêmement tendus aﬁn de ne pas engager le chemin cri- tique de l’opération. UNE SOLUTION TECHNIQUE PERTINENTE Les travaux de fondation des réservoirs ont été réalisés par l’entreprise Keller Fondations Spéciales, représentée en Algérie par son établissement stable et sa ﬁliale de droit algérien. L’entreprise a proposé une solution de renforcement de sol permettant de garantir les performances recherchées tout en résolvant le risque de vide kars- 7- Arrivée du matériel sur site. 8- Centrale de fabrication de coulis et stockage d’eau. 9- Un person- nel algérien à l’écoute des nouvelles technologies du sol. 7- Arrival of equipment on site. 8- Grout mixing plant and water storage. 9- Algerian personnel attentive to the new soil technologies. 8 9 7 © KELLER MAI 2011 TRAVAUX N° 880 81 La phase 1 consiste à forer jusqu’à une profondeur de 12 m, à l’aide d’outils permettant de traverser l’horizon raide de calcarénite. Un coulis de ciment léger a été utilisé comme ﬂuide de perforation. Aﬁn de bénéﬁcier de bon rendements de perforation, les foreuses étaient équipées de tables de rotation traver- santes et de ﬂéchettes de prolonga- tion de mât permettant de réaliser la descente en s’affranchissant de toute opération de raboutage de tige. Une fois arrivé au niveau de la base des inclusions, la phase 2 est entamée en déstructurant le sol à l’aide d’un puis- sant jet de coulis enrobé par un ﬂux d’air. La remontée de l’outil est gérée par ordinateur en fonction des paramètres de travail qui sont déterminés lors de la planche d’essai (vitesse de remontée, vitesse de rotation, débit et pression de coulis, débit et pression d’air). Les paramètres de production sont enregistrés en continu. L’excédent de mélange coulis de ciment et sol est évacué à la surface par le vide annulaire existant entre la tige de forage et la paroi perforée. La colonne de Soilcrete est réalisée au-dessus de la cote ﬁnale de l’inclusion. La phase 3 consiste à recéper les inclu- sions et à mettre en œuvre le matelas de répartition. tion des techniques de jet grouting. Cette technologie combine injection de coulis de ciment (C/E compris entre 0,2 et 1) à très haute pression (350 à 500 bars) et fort débit (250 à 350 l/min) à un ﬂux d’air permettant une meilleure conservation de l’énergie de lançage (ﬁgure 5). La mise en œuvre de ce concept de renforcement de sol en Algérie constituait une première. PHASAGE D’EXÉCUTION EN TROIS TEMPS Le dispositif de renforcement de sol se décline en trois temps, dont les deux premiers sont représentés sur la ﬁgure 6. 10- Mise en place du poste de nuit. 11- Planche d’essai et dispositif de collecte des spoils permet- tant de garantir la propreté de la plate-forme de travail. 12- Bac de ges- tion des spoils et vue des pompes d’injection HP . 10- Setting up the night shift. 11- Test section and spoil collec- tion system capable of ensuring the cleanliness of the work platform. 12- Spoil management container and view of the HP injection pumps. 12 10 11 © KELLER FON DATIONS SOLS & TRAVAUX N° 880 MAI 2011 82 pour en maîtriser le process (photo 9). Notons que l’échange entre les diffé- rentes nationalités a été renforcé du fait des conditions de sécurité communes imposées par l’entreprise (transport sous escorte, logement encadré...). Au vu de l’importance des travaux à réaliser (près de 3 000 inclusions de jet grouting Soilcrete-D), l’entreprise a mis en place une organisation permettant de produire 24 h/24 et 6 j/7 (photo 10). LES ALÉAS DES TRAVAUX La planche d’essai a démarré début août 2009 (photos 11 et 12). Elle a permis de déterminer les paramètres d’exécution (méthode de perforation, nature et composition du fluide de perforation, pression et débit du jet, vitesse de remontée, vitesse de rotation, nombre et dimensions des buses de jet) permettant de garantir le respect des diamètres minimaux imposés. Le second objectif de la planche d’essai consistait à démontrer que les inclu- sions réalisées présentaient bien une UNE PRÉPARATION MÉTICULEUSE POUR UN CONTEXTE D’EXÉCUTION DIFFICILE Keller travaille depuis onze ans en Algérie et commence à avoir une très bonne expérience du pays. C’est bien le moins pour préparer une opération d’une telle envergure. Le matériel nécessaire à l’opération n’existant pas dans le pays, il a dû être importé en quasi- totalité. Ainsi, quatre foreuses EGT de 18 t accompagnées de trois lignes complètes de fabrication de coulis et de pompes HP Techniwell, le tout représentant plus de 20 containers, ont été importées temporairement à Arzew (photos 7 et 8). Un lot de pièces détachées permettant de répondre aux opérations de maintenance et de réparations courantes uploads/Ingenierie_Lourd/ article-travaux-mai-2011-renforcement-de-sol-sous-reservoirs-gnl-3z-a-arzew 1 .pdf