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GALERIE D'AMENÉE DE SAMPOLO
FRANCHISSEMENT DE L'ACCIDENT GÉOLOGIQUE
L'aménagement hydro-électrique
de Sampolo intéresse une longueur
d'environ 5 km du cours du Fium'Orbo, sur le versant oriental de la
Corse (voir plan de situation).
Pièce maîtresse de l'adduction, la
galerie d'amenée d'une longueur
de 2 544 mètres a été excavée en
traditionnel au gabarit fer à cheval
D 3,50 mètres à partir d'une attaque
montante à 1 % de pente, conduite
depuis l'aval.
V. VIZIOZ
Chef d'aménagement E.D.F.
P. VASKOU
Ingénieur géologique
T.E.G.G.-E.D.F.
D. DAM A Y
Directeur des Travaux
Sogea Côte d'Azur
tracé de la galerie.
En aval, l'exploitation de 8 sondages
carottés et de 10 profils de sismique-réfraction permettait de piloter
l'implantation de la cheminée d'équilibre et du débouché de la galerie
d'amenée.
Les difficultés d'accès, et la hauteur
de couverture importante (proche
de 500 mètres en partie médiane)
n'autorisaient pas, toutefois, la réalisation de carottages complémentaires tout le long du tracé de la galerie.
GHISONACCIA
AJACCIO
Plan de situation
Contexte géologique
La galerie d'amenée de Sampolo
traverse le complexe ophiolitique
de l'Inzecca, très affecté par la tectonique.
Coupe géologique
Le massif de l'Inzecca délimite la
Corse alpine, à l'est et la Corse hercynienne, à l'ouest.
Les roches vertes, laves proches
des basaltes, y reposent sur un
substratum étanche en forme d'auge constitué de serpentinites et,
dans sa terminaison occidentale, de
radiolarites et schistes (voir coupe
géologique).
Les roches vertes se sont mises en
place dans la croûte océanique
sous-marine : elles se présentent en
coulées massives ou en pillow-lavas,
faciès typique d'une coulée en effusion subissant un brutal refroidissement au contact de l'eau de mer.
Intensément fracturées, elles conservent une matrice raide et un
caractère très abrasif lié à la présence de quartz en remplissage des
fractures.
Les serpentinites dérivent des roches
vertes par métamorphisme : saines,
elles présentent un aspect massif
malgré la présence de nombreuses
surfaces lustrées ondulantes. Tectonisées, elles apparaissent beaucoup
plus fracturées dans la masse, voire mylonitisées. Elles sont étanches,
mais très sensibles à l'altération météorique (gel - dégel et surtout humidité - dessiccation).
Tectonique
Le contact tectonique régional majeur, base du chevauchement des
roches vertes, sépare celles-ci des
serpentinites. Il s'accompagne d'un
intense broyage des serpentinites
en éponte.
Compte tenu de son orientation et
de sa forme, et faute de données
géologiques précises à la cote de la
galerie, sa localisation précise devait rester incertaine jusqu'à sa rencontre.
Hydrogéologie
Les reconnaissances mettaient en
évidence une nappe de fractures
élevée dans les roches vertes, pouvant occasionner des venues d'eau
sous forte charge lors de la perforation (et notamment à l'approche
du contact entre roches vertes et
serpentinites).
Reconnaissances
Après cartographie
géologique au
1/10 000e des zones concernées par
les principaux ouvrages de l'aménagement, les reconnaissances détaillées préalables à la réalisation des
travaux ont permis de préciser certaines inconnues du massif de l'Inzecca.
Côté amont, de très nombreux sondages carottés traversaient la fondation du barrage et recoupaient le
Aménagement de Sampolo (Galerie d'amenée)
TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 103 - JANVIER-FÉVRIER 1991 29
Mode de foration
Du fait d'un contexte géologique
délicat, avec la présence attestée
d'une nappe en charge et la perspective de rencontre d'un contact
tectonique majeur, et malgré des
caractéristiques de forabilité plutôt
favorables pour les roches rencontrées, Electricité de France écartait
les variantes « tunnelier » proposées
à la remise des offres.
Le cahier des charges prescrivait
en outre, dans les serpentinites, la
réalisation à l'avancement d'un préradier et d'un revêtement complet
en béton projeté, afin de bloquer
l'amorce de tout procesus d'altération du rocher par l'eau ou par l'air.
Franchissement
de l'accident géologique
A l'avancement, la galerie devait
finalement recouper trois fois le contact tectonique (voir photographie),
se présentant sous forme d'une
vaste ondulation de pendage général amont-aval recoupant la galerie
sous une faible incidence (voir croquis). Elle rencontrait ainsi (les PM
sont mesurés depuis l'aval) :
• des serpentinites tectonisées, de
tenue variable (avec présence, localement, de zones broyées), jusqu'au PM 1864 ;
• des roches vertes assez fracturées du PM 1864 au PM 1940 ;
• de nouveau des serpentinites tectonisées du PM 1940 au PM 1971 ;
• des roches vertes enfin, de très
bonne tenue, du PM 1971 à l'extrémité amont (PM 2544).
Photo : E.D.F.
Photo 1 — Front au PM 1876 (26/10/1989):
Contact tectonique entre roches vertes (en partie basse)
et serpentinites réinjectées de calcite (en partie haute),
avec présence de serpentinites mylonitisées en éponte
SERPENTiNITES
_——-"*'
7^~
________ .Ti^™"
/'
^^^^
AMONT
ROCHES VERTES
AVAL
1863.SO
1835.80
1310.00
1947,00
1971,09
Traversée du contact serpentinites/roches vertes
Reconnaissance à l'avancement
Les incertitudes quant à la position
précise du contact avaient conduit
l'entreprise et le maître d'oeuvre à
décider conjointement d'une couverture systématique de l'avancement hebdomadaire par des sondages réalisés chaque week-end à
partir du front.
Après étalonnage par réalisation de
carottages en parallèle (voir photographie), ces sondages ont été réalisés en destructif avec enregistrement de paramètres (système Lutz),
au diamètre 64 millimètres.
L'un des bras du jumbo, équipé à
cet effet, permettait de réaliser ces
reconnaissances poussées jusqu'à
une cinquantaine de mètres en
avant du front, pour un prix de revient très raisonnable.
La lecture des enregistrements a
rendu possible une bonne prévision
de l'approche des contacts.
Venues d'eau et drainage
Des venues d'eau minimes (quelques litres par minute) mais sous
forte pression (jusqu'à 10 bars)
apparaissaient en sondage dès le
Photo : E.D.F.
Photo 2 — Réalisation d'un sondage carotté de reconnaissance
au PM 603 (20/09/1988)
30 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 103 - JANVIER-FÉVRIER 1991
PM 550, puis épisodiquement dans
les serpentinîtes
La réalisation systématique d'auréoles drainantes (forages rayonnants
de longueur 3 à 5 mètres réalisés au
boulonneur Alimak), au plus près
du front, permettait de poursuivre
l'avancement sans incident ni retard.
A l'approche du PM 1864 (zone du
premier contact), le soulèvement et
le claquage sur une dizaine de mètres du préradier bétonné à l'avancement mettaient en évidence un
risque majeur en cas de poursuite
sans précautions particulières de
l'excavation. Les venues d'eau rapidement constatées en radier et à la
base du front découlaient de la géométrie du contact.
La réalisation d'un drainage complet de la sous-face du radier (voir
photographie) puis d'une succession
de 10 forages drainants rayonnant
« en parapluie » autour d'un axe
descendant (d'une longueur de 30
à 60 mètres) favorisait une augmentation progressive du débit drainé,
qui devait plafonner à près de 100
litres par seconde avant de décroî-
25/9/89
2/10/89
9/10/89
16/10/89
Débit en sortie de galerie
béton projeté réalisé systématiquement à l'avancement était, localement, complété de soutènements
plus lourds : boulons Swellex, cintres TH 29 associés ou non à des
tôles Gescoriac S2, (voir photographie), voire anneaux confortatifs bétonnés (de part et d'autre des PM
1518 et 1639).
Localement, une décompression en
piédroits avec écaillage du béton
projeté pouvait être observée :
après rapprochement avec les hauteurs de couverture (jusqu'à 500
mètres), ces phénomènes, classiques pour des galeries de forte couverture, mais inattendus pour des
roches de médiocres caractéristiques mécaniques, étaient imputés à
une simple redistribution des contraintes en arrière du front. Ils impli-
quaient toutefois une reprofilage
des zones concernées.
A l'approche du contact tectonique,
une réflexion concertée de l'entreprise et du maître d'œuvre débouchait sur la mise au point d'un dispositif original d'« enfilage » très allégé mis en place à l'avancement.
Il s'agissait d'organiser, en avant du
front, une voûte frettée et « armée »,
et de conforter, immédiatement en
arrière du front, l'excavation réaliCes opérations étaient réalisées
dans les conditions suivantes (voir
croquis) :
• pose, au plus près du front, de
cintres HEB 160 ancrés au terrain,
et au pas de 1,20 m ;
• mise en place au front, en extra-
dos du cintre d'une couronne d'une
vingtaine de boulons Sweîlex de
Photo : E.D.F.
Photo 3 — Réalisation au PM 1863
d'un forage drainant en radier
(12/10/1989)
tre. Les pressions statiques mesurées en forage dépassaient 5 bars
(voir courbe des débits).
Cette opération nécessitait un arrêt
de 3 semaines de l'avancement, mis
à profit pour l'exécution de travaux
de confortement sur quelques mètres en arrière du front (consolidation des cintres et butonnage de leurs
pieds en radier).
Aucune difficulté liée aux venues
d'eau ne devait plus être rencontrée au-delà du PM 1864.
Soutènements
Dans les serpentinites et jusqu'à
l'approche des zones de contact, le
Photo : E.D.F.
Photo 4 — Profil-type de soutènement dans les serpentinites de mauvaise tenue
(PM 250) : cintres TH 29, tôles Gescoriac S2
TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 103 - JANVIER-FÉVRIER 1991 31
Boulons "Swellex1* 3,60m extrados
longueur 3,60 m, espacés de 0,30 m
et divergents « en parapluie » de 15
degrés sur l'axe de la galerie ;
• limitation à 1,20 m de la longueur
de la volée ;
• confinement immédiat du terrain
par projection de béton armé de
fibres de fonte Ppnt-à-Mousson
20 millimètres (première référence
en projection par voie humide).
La répétition au pas de 1,20 m de ce
cycle permettait, en chaque point,
de garantir la stabilité de la voûte,
armée par 3 couronnes concentriques de boulons Swellex, puis confinée par le béton projeté fibre (voir
photographie).
La relative légèreté de ce dispositif de soutènement, ainsi que la possibilité de l'intégrer dans un cycle
d'avancement répétitif, autorisaient
la poursuite en toute sécurité de la
perforation de la galerie, avec des
cadences de l'ordre de 2,50 m par
jour (à 3 postes).
Au-delà du PM 1971, après franchissement du contact tectonique, la galerie traversait des roches vertes de
très bonne tenue ne nécessitant aucun soutènement.
Cintras HEB ISO
Principe de soutènement dans la zone du contact tectonique
Cadences d'avancement
Du 29 mars 1988 (première volée)
au 17 avril 1990 (dernière volée au
PM 2544), la galerie a été creusée
à une cadence moyenne de 103 mètres par mois (voir courbe d'avancement).
D'importantes disparités apparaissent autour de cette moyenne :
• au 29 mars 1989, l'avancement atteignait 1 488 mètres (124 mètres
par mois sur les 12 premiers mois) ;
• au 25 septembre 1989, l'avancement atteignait 1 864 mètres (63 m
par mois sur les 6 mois suivants) ;
• du 25 septembre 1989 (PM 1864)
au 16 décembre 1989 (PM 1971), l'accident était franchi à une cadence
moyenne de 40 mètres par mois,
malgré un arrêt de 3 semaines pour
drainage en avant du PM 1864 ;
• à partir du 16 décembre 1989, et
jusqu'au 17 avril 1990 (PM 2544), les
cadences atteignaient 143 m par
mois dans les roches vertes.
En regard des difficultés rencontrées, dont certaines n'ont pas été
évoquées (notamment arrêt de
l'avancement du 11 avril au 16 mai
1989, pour traitement par injection
d'une « cloche » au PM 1515), ces
cadences peuvent être globalement
qualifiées de satisfaisantes.
L'équipement d'un outil coffrant
performant de 60 mètres de longueur pour la réalisation des bétons
de revêtement (voir photographie)
permettra par ailleurs d'achever les
travaux en galerie dans des délais
compatibles avec le planning d'origine de l'ensemble de l'aménagement.
Photo : E.D.F.
Photo 5 — Front au PM 1530 (23/05/1989) : réalisation, en avant du front, d'une voûte armée
et frettée par une couronne de boulons Swellex en appui sur cintres HEB 160
Mètres Linéaires
2544
1978
1500
-1989-
29/3/88
PM 0
17/4/90
PM 2544
Courbe d'avancement
32 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 103 - JANVIER-FÉVRIER 1991
ANNEXE 1
Présentation générale
du chantier de Sampolo
La réalisation des travaux d'aménagement de Sampolo, sur le Fium1Orbo, s'inscrit dans le cadre de la
Convention entre la Région de Corse et Electricité de France, signée
le 24 juillet 1987, relative à la définition d'un programme d'équipement énergétique pour la Corse et
à la mise en valeur de ses ressources hydrauliques.
Le Fium'Orbo est un cours d'eau
côtier du versant oriental de la
Corse. Il prend sa source dans le
massif du Monte Renoso (2 352 m) et
se jette dans la Mer Tyrrhénienne
à proximité de Ghisonaccia.
II traverse en aval de Ghisoni le
défilé des Strette, puis le défilé de
l'Inzecca, séparés par la cuvette de
Sampolo.
La construction du barrage de Sampolo à l'entrée du défilé de l'Inzecca permet la création d'une retenue
de 2 millions de m3. La route CD 344,
submergée sur une longueur de
1 400 m, est rétablie en rive gauche
avec passage en tunnel sur 380 m.
Les ouvrages d'adduction comportent une galerie d'amenée de
2 544 m, mise en charge par un
puits de chute de 50 m de dénivelée, puis une conduite forcée exté-
rieure de 370 m de long, et alimentent l'usine de Lugo di Nazza située
sur. l'emplacement de la prise de
l'Office d'Equipement Hydraulique
de la Corse, à Trevadine.
Le barrage de Trevadine, situé immédiatement en aval de l'usine,
crée un bassin
de compensation de
240 000 m3 permettant de régulariser les débits restitués, et destiné
en outre à garantir les débits concédés à l'Office, pour les besoins
d'irrigation de la Plaine Orientale
de la Corse.
Le chantier, ouvert le 30 septembre
1987, s'achèvera fin 1990.
ANNEXE 2
Caractéristiques des roches traversées
Photo : E.D.F.
Photo 6 — Coffrage I.C.E. motorisé
et hydraulique au diamètre de 3 mètres
(longueur 60 mètres)
Caractéristiques
Roches vertes
(faciès piliow-lavas)
Serpentmites
Densité
Module déformation 0-1 50 bars (MPa)
Résistance compression simple
Rc (MPa)
Résistance traction Rtb (MPa)
Abrasivité Cerchar
Dureté Cerchar
Activité au bleu de méthylène (%)
2,83 à 3,00
25 000 à 40 000
2,60 à 2,65
20000
30 à 160
10 à 17
1,7 à 2,0
28 à 200
2,5
supérieur à 50
de l'ordre de 5,5
0,3 à 1,0
20 à 75
7,5
COTE D'AZUR
Génie Civil
Ouvrages d'Art
Travaux souterrains
Agence TP-GC
Espace Carros
06513 Carros cedex
Tél.: 93 08 77 77
Télécopie: 93 08 14 48