Partie métallique et dépenses accessoires de la superstruc
ture i.750.000 •
Dépenses accessoires de Tensemble de l'entreprise 150.000 »
Frais généraux 282.500 »
Totalgénéral 7.420,000 fr.
Ce sont là des chiffres bien élevés, qu'explique sans doute rimporlance de l'ouvrage exécuté; mais qui ont dû se ressentir de rinexpérience où Ton était, à ce moment, des fondations à Tair comprimé. Si le même travail était à recommencer, à l*époque actuelle, on doit présumer que la dépense serait sensiblement moindre.
L'exécution du pont de Kehl a d'ailleurs été des plus remarquables, et les ingénieurs ont trouvé dans Tentrepreneur chargé des travaux, M. Castor, un collaborateur d'une valeur et d une habileté hors ligne, auquel il est juste d'attribuer une part du succès des diverses innovations que nous avons mentionnées.
Le prix moyen du mètre cube de déblai sous les caissons a été de 27 francs, et le cube déblayé n'a pas dépassé l^,()3 pour un mètre de vide effectif. Les grands caissons ont été exécutés à raison de 0 fr. 82 le kilogramme, les sas à air au prix de 4 fr. 05.
MM. Fleur-Saint-Denis et Castor ont, du reste, publié en collaboration sur la construction du pont de Kehl un mémoire très complet, accompagné de nombreuses planches, dans lequel on trouvera toutes les indications de détail nécessaires pour exécuter, au besoin, des appareils analogues à ceux qu'ils ont employés.
Pendant qu'on terminait le pont de Kehl sur le Rhin, M. Jullien, directeur de la Compagnie des chemins de fer de rOuest, faisait entreprendre sur la Seine, à Argenteuil, un grand pont métallique de 180 mètres de longueur totale, en cinq travées, dont les piles ont également été fondées à l'air comprimé en y employant encore le système tubulaire, mais avec d'importantes modifications, constituant un progrès marqué par rapport à ce qui avait été fait précédemment.
Les tubes, d'un diamètre de 3°*>60,sont composés d'anneaux de fonte superposés, d'un mètre de hauteur. L'épaisseur de la fonte est de 55 millimètres pour le premier anneau, do 50°*/"^ pour le second et de 38m/m pour tous les autres.
Une disposition caractéristique est à signaler, c'est l'addition dans la partie inférieure de chaque tube d'une charpente en fer, à Taide de laquelle on a pu constituer une enveloppe conique de maçonnerie de pierre de taille et ciment, complétée par un remplissage en béton.
Le dessin suivant fera comprendre aisément cette disposition.
Par dessus le dôme maçonné, un chapeau en fonte égale-
ment conique servait de base à un cuvelage en bois formant, au centre de la colonne, un puits cylindrique vertical de 1»,10 de diamètre, destiné à rester toujours libre pour le passage des ouvriers et des matériaux, et muni d*une échelle fixée sur sa paroi intérieure.
Le remplissage ea béton continué au-dessus de la chambre de travail formait ainsi un massif annulaire, dont le poids forçait la colonne à descendre ; celle-ci était d'ailleurs supportée par quatre forts vérins à Taide desquels on réglait les mouvements, pour la maintenir toujours exactement verticale.
Les fondations devaient être descendues jusqu'à des profondeurs variant de 13»,50 à 18>",50 au-dessous de l'étiage, à travers des couches superposées de sable et de gravier, d'argile et de marne.
L'appareil pneumatique était disposé au sommet de la colonne, au-dessus du dernier anneau de fonte ; il était en tôle de sept millimètres d'épaisseur et composé de deu^ cylindres concentriques fermés l'un et l'autre par le haut et ayant : le
plus grand, 3"», 10 de diamètre sur 2» de hauteur; le second, une hauteur de 2"*, 30 et un diamètre de 1",40 seulement.
Le dessin suivant en donne la coupe verticale.
L'espace annulaire compris entre les deux cylindres était divisé en deux compartiments par des cloisons verticales convergeant vers le centre ; des hublots disposés sur le fond supérieur, et garnis de disques de verre fondu, laissaient pénétrer la lumière à Tinlérieur. Un manomètre et une soupape de sûreté de 0,10 de diamètre étaient disposés sur ce même fond où trouvait place, en outre, une petite locomobile de la force d un cheval dont Tarbre moteur, traversant une boîte à étoupes, pénétrait dans le cylindre central et servait à l'enlèvement du déblai.
L'imperméabilité dos couches à traverser avait rendu nécessaire rinstallalion d*un syphon ; il se composait de tuyaux en fer de 0,08 de diamètre, dimension suffisante pour permettre, au besoin, de vider en deux heures au plus la totalité de Teau contenue dans la colonne, même au moment où la hauteur on était de 16 mètres.
Trois équipes de 5 hommes chacune étaient employées
pour le iravail à Tair comprimé à rinlérieur des tubes ; les ouvriers travaillaient 4 heures et se reposaient pendant 8 heures.
Malgré une interruption de deux mois occasionnée pendant rhiver par les glaces, les travaux commencés en août i861 ont été terminés en mai 1862, après neuf mois seulement.
L'enfoncement des tubes a varié de 0°^,27 à 1™,40 par jour, et a été en moyenne de 0",75. Le cube du déblai enlevé n'a . pas dépassé une fois et demie le volume du vide réel.
On a employé deux tubes pour chaque pile et la dépense s'est élevée à 22.851 francs, comprenant :
Echafaudages 8.190 fr.
MoDtage et mise en place des tubes 638 »
Installation et fonctionnement des vérins 1 000 »
Déplacement des sas à air 408 «
Location de Ja machine soufflante, à 40 fr. par jour. . . 1.760 »
Fonctionnement de la machine soufflante 2.967 »
Entretien et amortissement du sas à air 1 .000 »
Extraction du déblai à Pair comprimé 3.907 »
Frais généraux, ib 0/0 2.981 >>
Total pareil 22.851 fr.
Cette dépense se rapportant au fonçage des deux tubes d'une pile, descendus Tun et Tautre à 16"* de profondeur, il en résulte pour le mètre courant d'enfoncement un prix moyen de 713 fr.
Mais ce n'est là que le prix de la main d'œuvre ; il ne comprend ni la fourniture des tubes en fonte, ni les maçonneries, ni le béton employé.
Pour effectuer le remplissage de la chambre de travail et de la cheminée centrale, on a d*abord posé sur le sol un premier massif ou bouchon d'un mètre d'épaisseur, composé de cou* ches alternatives de boton avec mortier de ciment de 0",25 d'épaisseur et de mortier de ciment pur de 0"^,iO, en ayant soin de bien bourrer chaque couche contre toutes les saillies et concavités de la paroi métallique intérieure et d*en disposer la surface en forme de cuvette ou de voûte renversée ; quelques bouts de tubes de fer étaient, en outre, noyés dans ce
premier massif pour permettre à Fair contenu dans le béton et le mortier de ciment de s'échapper sans désagréger la masse, en cas de diminution accidentelle do tension de Tair comprimé.
Après prise complète du ciment, les tubes de fer ont été remplis en mortier de même composition et toute la chambre de travail a été remplie elle-même de béton de ciment de Portland qu'on a laissé durcir pendant 24 heures. Ce délai passé, on cessait le travail à Taîr comprimé, les appareils pneumatiques étaient enlevés, on démontait le cuvelage en bois de la cheminée centrale et celle-ci était remplie jusqu'au haut en béton de ciment employé à Tair libre.
Le mortier se composait de 600 kilogrammes de Portland pour 0"',80 de sable, à Tintérieur de la chambre de travail, et de 490 kilogrammes de ciment pour 0"*,90 de sable dans les autres parties.
Vers la même époque que le pont d'Argenteuil, la compagnie de rOuest a fait également construire sur la Seine le pont d'Orival, en y appliquant pour les fondations des procédés à peu près identiques.
Nous avons vu tout à l'heure que des faits observés pendant Texécution du pont de Kelh on avait été amené à conclure qu'au lieu de plusieurs caissons juxtaposés on aurait très bien pu n'employer, pour chaque pile ou culée, qu'un caisson unique, sans compromettre en rien la régularité du fonçage.
L'application de cette disposition nouvelle, constituant un important progrès, a été faite avec un plein succès, en 1860, à la construction du pont de la Voulte, sur le Rhône.
Il s'agissait là de fonder en rivière, dans un banc de gravier et à une profondeur d'environ 10 mètres au-dessous de Téliage, des piles de 4" de largeur sur H" de longueur. On a donné aux caissons 5 mètres sur 12 avec section en plan semblable à celle de la pile, c'est-à-dire composée de côtés rectilignes, dans le sens de la longueur, reliés aux deux extrémités par des parties demi-circulaires. La hauteur des parois verticales était telle d'ailleurs que, la profondeur de dix mètres se trouvant atteinte, le bord supérieur pût encore émerger d'une quantité suffisante
pour meltre Tintérieur du caisson à Tabri des crues accidentelles. En outre une hausse mobile élanche de 2", 50 de hauteur prolongeait ces parois, pour former batardeau et permettre l'exécution à sec, à Tair libre, des socles et des premières assises des piles.
Le poids de ces caissons n'a pas dépassé 39.000 kilogrammes pour les piles et 49.000 kilogrammes pour les culées ; mais il s'est trouvé un peu faible et quelques parties de la paroi de tôle ont légèrement cédé sous Faction des pressions extérieures.
Les chambres de travail, disposées dans le bas de ces caissons, avaient 2",05 de hauteur et étaient recouvertes de planches également en tôle, dont les poutres étaient calculées de façon à pouvoir porter sans déformation tout le poids des maçonneries à élever par dessus.
Du centre de ce plafond s'élevait une cheminée verticale cylindrique en tôle, de 2» de diamètre, destinée, comme à Kehl, à donner passage à la chaîne et aux godets d'une noria servant à l'enlèvement du déblai ; la partie inférieure en était prolongée dans la chambre de travail et descendait en contre-bas du bord taillant du caisson, pour pouvoir former fermeture hydraulique pendant le travail à l'air comprimé. Indépendamment de celte cheminée centrale, deux tubes cylindriques de 1",00 de diamètre étaient fixés sur le plafond de la chambre et se terminaient dans le haut par des sas à air.
Pour maintenir la verticalité des caissons pendant lefonçage, on a fait usage de forts vérins comme nous l'avons expliqué précédemment pour d'autres ouvrages.
Sauf l'emploi d'un caisson unique pour chaque fondation, ces dispositions ne sont que la reproduction de celles appliquées à Kehl, avec cette différence toutefois que les maçonneries en élévation, destinées par leur poids à assurer la descente du caisson, à mesure de leur exécution, se trouvaient enfermées dans une enveloppe métallique au lieu de Tèlre dans un coffrage en charpente.
Le travail à l'air comprimé a été conduit exactement de la même manière dans les deux cas.
Cependant une disposition spéciale, qui a été appliquée à La
Voulte, mérite d'être retenue. Elle a consisté à exécuter à Tair libre, avant Timmersion du caisson, dans Tinlervalle des poutres du plafond de la chambre de travail un remplissage très soigné en maçonnerie de briques et ciment, de façon à obtenir ainsi une surface pleine et continue substituée à la paroi com* posée de parties rentrantes et de parties en saillie de la charpente métallique. Par ce moyen on est bien plus certain de parvenir, après fonçage du caisson, à faire bourrer exactement le béton de remplissage de la chambre de travail jusqu'à la paroi supérieure.
Les ouvriers, en effet, employés pour le travail à Tair comprimé sont, d'ordinaire, de simples manœuvres jeunes, peu expérimentés et sans aptitudes suffisantes pour faire de la maçonnerie ; les maçons de profession se refusent à s'exposer, pour quelques heures d'emploi, aux dangers que ce genre de travail comporte et leur concours fait généralement défaut ; en outre la surveillance des conducteurs et des ingénieurs est fort difficile, de sorte que toute disposition tendant a atténuer les causes de malfaçons a une importance extrême et que, sous ce rapport, le procédé appliqué à la Youlte, pour assurer le complet remplissage de la chambre de travail, constitue un in* contestable perfectionnement.
L'enfoncement des caissons a marché à raison de 0m,60 en moyenne, sans jamais dépasser un mètre par journée de travail, et malgré les pertes de temps occasionnées parles crues fréquentes du Rhône, le pont, commencé en mars 1860, était terminé au mois d'octobre de l'année suivante, après un délai de 19 mois environ. Les travaux de fondation avaient été entrepris à forfait par la société des usines Gail et C'°, à raison de 60.000 francs par pile et de 62.500 francs par culée ; les dépenses totales de construction, superstructure comprise, se sont élevées à 1.034.856 fr. 22, comprenant :
Fondations 424.451,43
Maçonneries des culées, des piles et du tablier. . . . 145.590, 79
Arches en fonte et garde-corps 459.053 »
Peintures^trottoirs et dépenses accessoires diverses. 25.761 »
Total i .054.856,22
Ces chiffres mettent en évidence tout le progrès réalisé par
rapport au pont de Kehl, où les mAnnes procédés avaient été appliqués pour la première fois.
Le Rh6ne a beaucoup d'analogie avec le Rhin ; à la Youlte il coule, conome ce dernier^ sur un lit de gravier et de galets extrêmement afFouillable ;la seule différence, c'est qu'une profondeur de fondation de 10 mètres a été jugée suffisante pour ce dernier pont tandis qu'à Kehl on est descendu à 20 mètres ; en outre, les caissons juxtaposés de Kehl avaient ensemble, pour une pi]e,17>n,50 de longueur sur 7">,50 de largeur, tandis que ceux de la Voulte n'avaient que 12 mètres sur 5, c'est-àdire une section moitié moindre. Mais malgré toutes ces différences la comparaison des dépenses est toute à l'avantage de ce dernier pont, puisque la fondation d'une pile n'y a coûté que 60.000 fr. contre 500.000 fr. dépensés à Kehl pour le même objet.
Une seconde application des dispositions adoptées à La Voulte a été faite à Lorient sur le Scorf, pour le passage du chemin de fer de Nantes à Brest. Le pont est composé d'un tablier métallique de 173 mètres de longueur, reposant, entre les culées, sur 3 piles d'une hauteur d'environ 30 mètres, fondées en rivière à des profondeurs de 12 à 18 mètres en contre-bas du niveau moyen des marées, sur un banc de rocher recouvert d'une épaisse couche de vase molle.
On y a employé des caissons en tdle de 3", 50 de largeur sur 12"',10 de longueur et les travaux ont d'ailleurs été conduits à peu près exactement comme à La Voulte.
Les fondations, exécutées à forfait par MM. Ernest Gouin et 0% ont coûté 200.000 fr. pour les trois piles, soit une dépense moyenne, par pile, de 66.666 fr. 65^ chiffre qui dififère peu de celui relatif à l'ouvrage précédent.
Les exemples que nous venons de citer contiennent tous les éléments essentiels des diverses applications faites en assez grand nombre en France, jusqu'à ces derniers temps, de l'air comprimé aux travaux de fondation ; quelques détails ont pu varier dans l'organisation des chantiers et l'exécution des appareils et engins employés, mais, dans leur ensemble, les dis-
I IV ^ FONDATIONS A L'ADl COMPRIMÉ 245
positions appliquées, nolammeni au pont de Bordeaux sur la Garonne, aux ponts de Nantes et de Chalonnes sur la Loire, aux ponts de M&con sur la Saône et de Moulins sur TAUier, pour ne mentionner que les plus importants, ont procédé, comme dans les cas précédents, soit du système tubulaire^ soit du système avec caissons, c'est-à-dire qu'on y a employé des enveloppes métalliques entourant les maçonneries et restant définitivement engagées dans les fondations.
Cependant, vers 1866, quelques dispositions nouvelles comportant de sérieuses économies avaient été imaginées dans divers pays étrangers, particulièrement en Allemagne.
Nous avons vu qu'au pont d'Argenteuil la chambre de travail, tout en offrant à l'extérieur une paroi métallique continue, était formée à l'intérieur par une sorte de voûte conique en maçonnerie, au-dessus de laquelle s^élevait la cheminée de service surmontée des appareils pneumatiques.
C'est assurément là le point de départ de l'invention allemande, consistant à construire des chambres de travail enlièrerement en maçonnerie et à n'employer le métal, fonte ou tôle, que pour l'exécution du taillant inférieur.
Des applications de ce système ont été faites^ en 1866 et 1867, aux deux ponts de Stettin sur l'Oder et sur le Parnitz, et en 1868 au pont de Dusseldorf sur le Rhin ; mais c'est surtout au pont construit en 1876 sur l'Elbe, à l'aval de Hornsdorf, pour l'établissement du chemin de fer de l'État de Hanovre, que les dispositions adoptées ont offert le plus d'intérêt.
Nous empruntons à ce sujet les renseignements qui vont suivre à un excellent mémoire de M. Séjourné, ingénieur des Ponts et Chaussées, dont nous aurons d'ailleurs à parler longuement tout à l'heure à propos de la construction du pont de Marmande, sur la Garonne. ^
Au point où le pont de Hornsdorf est construit, l'Elbe coule sur un lit de sable et de gravier d'une très grande pro-
i , Fondations k l'air eomprimè d'un pont sur la Garonne à Marmande^ par M. Séjourné^ ingénieur des Ponts et Chaussées. Annales des Ponts et Chaussées de 1883, l«r semestre (n<> 10).
fondeur, avec mélange, par intervalles, de légères couches de tourbe et d'argile.
Les fondations devaient pénétrer de 8 fa 10 mélrcs dans ce banc et descendre à 12 ou li mètres environ au-dessous de Tétiage.
Le ponl se compose de 3 travées principales de 100 mètres, d'une travée tournante de 14 mètres et de 3 travées de dé' charge de 40 mètres, soit un débouché linéaire total de 448 mètres avec neuf fondations, dont 2 culées, la pile du pont tournant, 4 piles en rivière et les 2 piles du viaduc de décharge.
PONT DK HORNSDORF (Aileinagrc)
fONDATIO.tS
Coupe vei'ticule et plan il'uno pile. Suivant l'usage déjà établi à cette époque en Allemagne,-
on se proposait de construire et on a construit, en effet, pour chaque pile, deux colonnes voisines destinées à être reliées dans le haut par une voûte transversale, afin d'élever ensuite les maçonneries supérieures sur une base unique, comme le montre le dessin qui précède.
Pour exécuter ces sortes de colonnes creuses ou puits dont le diamètre est de 8"" pour les piles en rivière, on a disposé des rouets circulaires composés d'une partie verticale cylindrique en tôle de 26 millimètres d'épaisseur et de O'^iO de hauteur, supportant un disque horizontal de 8 mètres de dia* mètre extérieur et de 0" 29 de largeur, en tôle de dix millimètres d'épaisseur ; une cornière de et des contrefiches
verticales, à âme pleine, espacées de 0" 59 de milieu en milieu, réunissent les deux pièces Tune à l'autre.
Par dessus ce rouet, dont la partie cylindrique verticale est destinée à former taillant ou couteau, sont posés et fortement boulonnés trois cours de madriers de hêtre* de 0" 08 d'épaisseur, avec joints soigneusement calfatés, disposés de manière à présenter vers l'intérieur des saillies successives de 0° 08, tandis qu'ils offrent à Textérieur une paroi cylindrique continue exactement verticale.
La coupe ci-contre donne, du reste, le détail de ces dispositions et les fera aisément comprendre.
Sur la couronne en charpente du rouet s'élève la maçonnerie de la chambre de travail exécutée en briques hollandaises de 0,11 d'épaisseur, posées à plat avec saillies successives à l'intérieur, d'assise en assise, pour former l'espèce de voûte représentée sur le premier dessin ci -dessus.
Le profil de l'intrados se compose de trois lignes brisées présentant, à partir du bas : Sur 1*05, une inclinaison de 1 de base pour 2 de hauteur. Suri" 05, — — pour 11/2 —
Suri" 70, — — pour 1 —
II reste ainsi au sommet un vide central de 1*^00 de diamètre, au-dessus duquel s^élève la cheminée aboutissant aux appareils pneumatiques.
C'est cette voûte qui forme Tenveloppe maçonnée de la chambre de travail ; celle-ci a d'ailleurs un diamètre intérieur de 6"" 86 à la base, avec une hauteur de 3"" 80 à partir du dessus du rouet, soit en touti^'ii depuis l'arête inférieure du taillant.
A l'extérieur, le parement de la maçonnerie est dressé suivant une surface cylindrique verticale, avec rejointoiement soigné en mortier de ciment ; il n'est protégé par aucune enveloppe métallique ou autre, et c'est ce paremeut même qui frotte contre le terrain ambiant pendant la descente de la fondation.
Des ancres en fer rond de 0,02 de diamètre et au nombre de 19, également espacées sur le pourtour du rouet, relient fortement ce dernier k la maçonnerie.
Au sommet de la voûte une plaque de t6Ie avec amorce cylindrique, également en tôle, supporte la base de la cheminée.
Le poids des fers, eu égard à la superficie de la fondation, est de 83 kilogrammes seulement par mètre carré.
Ce poids varie avec le périmètre, mais l'amorce de la cheminée reste toujours la même, de sorte qu'on peut évaluer d'avance le poids de fers d'une fondation d'un périmètre P, à l'aide de la formule suivante :
TTZzA-f-BP
dans laquelle A est le poids constant de lamorce de la cheminée, B le poids par mètre courant du rouet métallique et :? le poids à déterminer.
Pour le pont de Hornsdorf cette formule devenait :
ir=560+143P«
Les chambres de travail disposées comme celle que nous venons de décrire ont été employées pour une culée et 3 piles ; mais de sérieuses difficultés s'étant produites pour l'exécution
