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Des merveilles d'ingénierie : un pont, quatre méthodes de démolition
21 February 2024
Simon Hébert, directeur des travaux civils et directeur de projet chez Delsan-AIM, révèle comment l'entreprise a démantelé le pont Champlain de Montréal, long de 3,5 km.
Reliant l'île de Montréal au continent canadien, le pont Champlain s'étendait sur 3,5 km de long et comptait un total de 50 travées.
Avec 30 de ces travées situées au-dessus du fleuve Saint-Laurent – un environnement protégé pour la faune et une source d’eau potable pour des millions de personnes – le démantèlement du pont Champlain des années 1950 était un défi d’ingénierie sans précédent.
Nécessitant quatre méthodologies de démolition distinctes - chacune une merveille à part entière - et près de 40 mois pour être achevé, « ce fut l'un des plus grands défis professionnels auxquels j'ai été confronté », déclare Simon Hébert, directeur des travaux civils et directeur de projet chez Delsan-AIM.
Planification de la démolition
Après l'ouverture d'un pont de remplacement en 2019, Les Ponts Jacques Cartier et Champlain Incorporée (PJCCI) a confié à la coentreprise Nouvel Horizon Saint-Laurent (NHSL) - dont Delsan-AIM Environmental Services était le principal partenaire - la planification, l'ingénierie et la déconstruction du pont Champlain original.
« La planification à elle seule a représenté un quart de la durée totale du projet », explique Simon, et l'environnement était au cœur de chaque aspect du retrait du pont.
Dès le début, PJCCI a imposé des normes qui allaient bien au-delà de celles requises pour atteindre une cote nette zéro. La priorité numéro un était de s’assurer qu’aucun dommage ne soit causé à l’écosystème du fleuve Saint-Laurent, tant pendant qu’après les travaux.
Cela signifiait que l’utilisation d’explosifs n’était pas une option et que Delsan-AIM devait également s’assurer qu’aucun débris ne tombe dans la rivière.
Compte tenu de la structure du bâtiment et de l'état de détérioration du pont, qui a subi depuis les années 1990 d'importants travaux de renforcement, Simon et son équipe ont élaboré un plan de démolition pour chaque partie structurelle distincte du pont, divisant les travaux du projet en quatre sections.
Démontage mécanique
La première section, qui débute à l'extrémité ouest du pont sur l'île de Montréal, mesure environ 400 m de longueur. Elle est composée de poutres en I en béton précontraint et de piliers en béton qui supportent un tablier en béton post-tendu recouvert d'asphalte.
Cette partie du fleuve étant trop peu profonde pour accueillir des bateaux, la première section devait être enlevée par des méthodes traditionnelles. Mais Delsan-AIM a d'abord dû construire une jetée temporaire de 0,5 km de long qui s'étendait jusqu'au fleuve Saint-Laurent, pour accueillir l'équipement nécessaire aux travaux.
« Cependant, en construisant la jetée, nous limiterions le débit de l’eau, modifiant ainsi toute l’hydrologie de la rivière », explique Simon.
« Le problème était que cela créerait une zone d’« eau morte » à proximité de certains habitats clés pour les poissons. »
Pour éviter d’endommager les habitats, Delsan-AIM a travaillé avec des biologistes de la vie marine et des universités pour résoudre le problème.
« Nous avons d’abord dû effectuer de nombreuses recherches pour nous assurer que nous n’avions aucun impact sur les poissons ou les autres animaux de ce microcosme.
« Au final, nous avons construit la jetée avec deux couloirs de migration et installé dix caméras et capteurs sous-marins pour compter le nombre de poissons, surveiller leur direction de déplacement et mesurer leur taille. »
Bien que la conception et l’installation de la jetée aient constitué le plus grand défi de cette partie de la démolition, Simon déclare : « Tout le monde a été vraiment impressionné. Pour la première fois dans l’histoire du fleuve, l’université et le public ont pu disposer de données réelles sur les espèces de poissons vivant dans le fleuve Saint-Laurent. »
Démolition marine
Le deuxième exploit d’ingénierie que Delsan-AIM a dû réaliser a été le retrait de 30 travées de pont, d’une longueur totale de 1,6 km, qui étaient situées au-dessus du fleuve Saint-Laurent.
Peut-être la partie la plus difficile techniquement de tout le projet d'un point de vue d'ingénierie, le retrait de la section centrale du pont Champlain a été réalisé à l'aide d'une méthodologie de « levage et déplacement ».
Chacune des 30 travées fluviales mesurait 53,7 m de long et 24,1 m de large. Elles étaient constituées de fermes en acier sur des piliers en béton armé, dont la hauteur variait de 10 à 28 m, selon la profondeur du fleuve, qui variait elle-même de 8 m à 1,5 m seulement.
Le tablier de chaque travée était constitué d'une construction pavée en béton post-tendu, comprenant sept poutres préfabriquées en béton précontraint qui étaient reliées latéralement à l'aide de diaphragmes transversaux en béton post-tendu légèrement renforcé.
Delsan-AIM a conçu et réalisé le retrait de chaque travée de 2 000 t dans son intégralité, via une seule opération de levage qui impliquait l'utilisation de quatre remorqueurs, quatre barges de soutien et une barge catamaran de 2 900 m² d'une capacité de 7 000 t avec six tours de levage d'une capacité de 800 t montées dessus.
Les tours de levage ont été reliées entre elles par trois poutres-caissons en acier. Une plate-forme en acier a ensuite été érigée au-dessus des poutres pour servir de pont aux tours, de structure de support pour la travée à soulever et de zone de travail pour la démolition et la manutention des matériaux une fois chaque travée abaissée.
Selon Delsan-AIM, l'ensemble du support et des travées pesait au total 4 800 t.
Simon déclare : « Au printemps 2021, nous avons commencé à assembler et à mobiliser tous les systèmes de la barge.
« C’était en fait un véritable défi. La plupart des équipements dont nous avions besoin se trouvaient dans d’autres régions du monde et, en raison de la pandémie de Covid-19, leur acheminement au Canada s’est avéré très lent. »
Simon ajoute : « Il y a eu beaucoup de retard dans l’approvisionnement, le montage et la mobilisation.
« Nous avons finalement commencé à enlever les travées deux mois et demi plus tard que prévu. »
Le processus de retrait a vu chaque travée de 53,7 m coupée du pont et de ses piliers, avant d'être abaissée via le système de levage sur la barge catamaran.
« L'opération de levage de chaque travée a duré trois jours. Ensuite, la section a été démontée sur la barge, ce qui a pris trois jours supplémentaires, et le béton a été évacué vers une barge secondaire.
« Une fois une travée démolie, les matériaux restants étaient transférés sur les barges de soutien et transportés vers un quai temporaire.
« Ainsi, tous les six à sept jours, selon la météo, une travée disparaissait du pont. »
Pendant que le catamaran se déplacerait ensuite vers la travée suivante, deux autres stations de barges interviendraient ensuite pour démolir les restes des piliers en béton sur lesquels la travée retirée avait été située.
« Pour retirer les piliers, dont certains mesuraient 20 m de haut, nous avons utilisé nos excavatrices à grande portée, qui se trouvaient sur une plaque de barge », explique Simon.
« Nous avons ensuite mobilisé une deuxième barge pour construire un batardeau autour des semelles et avons retiré le reste des piliers en béton de l'eau.
« Mais nous n'avons pas vidé l'eau », ajoute-t-il. « Au lieu de cela, nous avons travaillé sous l'eau avec un système GPS et l'opérateur de la machine travaillait depuis un écran d'ordinateur. »
Après avoir retiré tout le matériel du pilier, l’entrepreneur a ensuite installé des pierres supplémentaires pour recréer le lit de la rivière.
Levage et déplacement
La troisième merveille d'ingénierie du projet est survenue lorsque Delsan-AIM a été chargée de retirer la travée en porte-à-faux de 2 500 t du pont au-dessus de la Voie maritime du Saint-Laurent.
« La Voie maritime du Saint-Laurent est un chenal de navigation international. La principale difficulté était qu’elle ne pouvait pas être fermée aux navires, sauf pour une période d’entretien de trois jours pendant la période des Fêtes, au cours de laquelle le chenal était vidé de son eau pour être inspecté », explique Simon.
« Nous avons installé six vérins à torons avec près de 300 câbles d’acier et avons descendu toute la section sur une barge. Il a fallu 18 heures pour descendre la travée de 33 m sur la barge. Comme la voie maritime devait être rouverte et que nous étions en plein hiver et qu’il n’y avait aucun accès, nous avons dû la pousser aussi loin que possible en amont du fleuve, où nous pouvions la laisser pendant tout l’hiver. »
Chute contrôlée
Le dernier défi de cet immense projet était le retrait de la section est du pont, longue de 528 m, à l'intérieur des terres.
Bien que des moyens mécaniques aient été utilisés pour abattre les quatre travées de la section, la tâche a été compliquée par la présence d'une autoroute à huit voies passant directement en dessous, et par un délai strict de 50 heures pour terminer les travaux.
Pour garantir que les travées seraient démontées en toute sécurité et sans délai, ASI Engineering a fourni une modélisation numérique des travaux prévus, qui verraient les deux premières poutres de chaque côté de la travée retirées en premier, suivies d'une chute contrôlée de la poutre restante en une seule opération à l'aide de cisailles hydrauliques montées sur des excavatrices.
Une flotte de 20 excavatrices, trois machines à grande hauteur, six camions à benne basculante de 40 t, trois chargeuses sur pneus et un bulldozer ont permis de construire la dernière section dans les délais prévus en octobre 2022.
La dernière section du pont Champlain étant enfin démolie, Simon raconte : « Nous avons ensuite passé les six mois suivants à retirer tous les ouvrages temporaires, y compris la jetée, puis nous avons réaménagé tout le terrain de façon à ce qu'il semble qu'aucun pont n'ait jamais existé à cet endroit. »
Pour en savoir plus sur le projet du pont Champlain, consultez notre entretien prolongé avec Simon, à paraître prochainement .