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