IIo$! .50 oA .Al cf<strong>le</strong> .(o .59.X tfl .(l o(Jl .rt c/! olf.5, o(l o(1t .rti .rt oll c{l.n oll ,J, .Jri .r, .rt .r,'tll.ltl.À.4Fig.'l Constitution des tirants précontraints utilisésdans la fondation du barrage de Maichan'l forage d'injection2 . tubage en acier3 tête d'ancrage en béton armé4 plaque d'acier5 bloc d'appui6 plan pris en compression7 distance des gril<strong>le</strong>s 1 m8 partie diffusante9 forage élargi sur une longueur de 4 m'10 zone de scel<strong>le</strong>ment sur une longueur de 4 à 5 m'l 1 fils d'acier à haute résistance12 tubage en acier13 tubage de retour du mortier1969, la cote 133,33 m a été atteinte par la retenue, etaucun phénomène anormal n'est apparu.1.2 Utilisation des tirants dans une cavité degrande portéeOn peut utiliser des tirants précontraints pou r <strong>le</strong>soutènement et la protection de la voûte et des paroisd'une cavité. On peut éga<strong>le</strong>ment utiliser simultanément,pour <strong>le</strong> renforcement d'une cavité, des tirantsprécontraints, <strong>le</strong> boulonnage, la gunite, Ie béton arméet I'injection sous pression.On a ainsi renforcé une cavité de 40 m de portée,creusée dans un calcaire ordovicien à pendage douxavec des couches minces de calcaire marneux et deschiste argi<strong>le</strong>ux. Malgré <strong>le</strong>s mesures prises pour <strong>le</strong>creusement par la ga<strong>le</strong>rie de faîte, et la conservation decolonnes de rocher, il s'est pourtant produit descassures du revêtement. Pour remédier à cela, on a misen place quatre rangs de 60 tirants précontraints,composés de 6 torons de 7 fils de 4 mm, d'unecapacité de 60 t et d'une longueur de 10 à 15 m,disposés suivant une direction radia<strong>le</strong> dans la zonesupérieure de la voûte (fig.2).Fig. 2 Disposition des tirants et va<strong>le</strong>urs (en t) de laprécontrainteUn calcul par la méthode des éléments finis a montréqu'il existe une zone de contraintes de traction dans lavoûte et <strong>le</strong> radier. Avant la mise en tension des tirants,la plus grande contrainte de traction sur la paroi de lacavité est 0,4 MPa en haut et 0,9 MPa en bas. La plusgrande contrainte de compression apparaît dans <strong>le</strong>svoussoirs et est environ 10,4 MPa. Après la mise enprécontrainte, la zone de contraintes de traction de lavoûte s'est déplacée au-delà de I'extrémité des tirants.Une zone de contraintes de compression uniformeapparaît dans la zone renforcée. ll n'existe plus qu'unepetite zone de contraintes de traction sur la paroi de lacavité (fig. 3).A cause de I'augmentation de la compression entre <strong>le</strong>scouches rocheuses produite par <strong>le</strong>s tirants précontraints,un anneau de rocher portant s'est formé surune certaine profondeur, ce qui augmente la stabilité etla continuité du massif rocheux et sa capacité portante.Le contact entre la couche rocheuse et <strong>le</strong> revêtementest devenu plus serré, ce qui améliore la condition decontrainte du revêtement. Les résultats d'observationsont prouvé que la voûte a été stabilisée.1.3 Utilisation des tirants dans un massifrocheuxLa prise d'eau de la centra<strong>le</strong> no 310 (1) est à 25 mau-dessous du niveau normal de la retenue. L'assiserocheuse est principa<strong>le</strong>ment constituée de diorite. Lerocher est altéré sur 3 à 3,5 m d'épaisseur. Desdiaclases et des fail<strong>le</strong>s se développent dans <strong>le</strong> versant.La direction d'une famil<strong>le</strong> de discontinuités est à peuprès 'perpendiculaire au bord du réservoir (un lacnaturel), parallè<strong>le</strong> à I'axe de la.prise d'eau. La directiond'une autre famil<strong>le</strong> est parallèie au bord du lac. C'estpourquoi de nombreux dièdres instab<strong>le</strong>s se sontformés dans <strong>le</strong> massif rocheux, après l'explosion dubouchon rocheux de la prise d'eau. Le plus importantREVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 1962
Fig.1233 Effet de renforcement par tiranb précontraints, calculé par la méthode des éléments finiscaverne non mise en précontraintecaverne mise en préc,ontraintezone hachurée : contraintes de tractionest un massif de glissement formé par un filon degranite et des fail<strong>le</strong>s (F5), soumis à une force tota<strong>le</strong> duglissement de 726 t environ (fig. 6 et 71.Pour empêcher <strong>le</strong> glissement du massif rocheuxsuivant la fail<strong>le</strong> (F5) et la fermeture de la prise d'eaupendant I'explosion du bouchon rocheux ou I'exploitationde la centra<strong>le</strong>, il a fallu réaliser un renforcement dumassif. Plusieurs solutions de renforcement ont étécomparées : poutres en béton armé coulées en'ga<strong>le</strong>riedans <strong>le</strong> versant pour résister au cisait<strong>le</strong>ment; poutresen acier enfoncées dans des forages pour accroître larésistance au cisail<strong>le</strong>ment, etc. La solution derenforcement par des tirants précontraints présente <strong>le</strong>savantages suivants : il est possib<strong>le</strong> de supprimer touteexcavation et I'usage d'explosif dans <strong>le</strong> versant près dubouchon rocheux; I'exécution n'est pas influencée par<strong>le</strong> niveau d'eau du lac; <strong>le</strong> domaine de renforcement estplus étendu (la plus grande distance atteinte dans <strong>le</strong>massif rocheux est de 22 m, jusqu'au toit du bouchonrocheux). On peut utiliser <strong>le</strong>s forages des tirants pourune injection de consolidation. La solution par tirantsprécontrants est notamment une méthode de renforcementactif du massif rocheux. La mise en tensionpermet d'améliorer la résistance du plan faib<strong>le</strong> durocher et d'augmenter la capacité portante du massifrocheux. La solution de renforcement par tirantsprécontraints a été fina<strong>le</strong>ment adoptée. La constitutiondes tirants de la centra<strong>le</strong> no 310 (1) est présentée dansla figure 4.Les résultats de I'observation de I'explosion dubouchon rocheux et de I'exploitation depuis 4 ans ontprouvé que <strong>le</strong>s tirants précontraints mis en placeassurent efficacement <strong>le</strong> renforcement du massifrocheux de la prise d'eau de la centra<strong>le</strong>.1.4 Utilisation des tirants dans la zone d'appuide vannes-segmentsDans la centra<strong>le</strong> no 330 (3), par exemp<strong>le</strong>, la poussée def 'axe des vannes-segments est de 2800 à 4200 t. Si onadopte une structure en béton armé, il faut disposer enéventail 1120 cm' d'armatures dans la zone d'appuid'une pi<strong>le</strong> de vanne, et il est diffici<strong>le</strong> de satisfaire <strong>le</strong>critère de la résistance à la fissuration du béton. Par lasolution utilisant du béton armé avec des tirantsprécontraints, on peut économiser environ 1/3 d'acieret, éviter la fissuration.D'après <strong>le</strong>s résultats d'essais et de calculs faits surordinateur é<strong>le</strong>ctronique, oî a détermlné que la force detraction de mise en place d'un tirant précontrâint est de300 t. Un tirant est composé de 162 fils de 5 mm dediamètre ou de 84 fils de 7 mm de diamètre. Deuxrangs des tirants dont chacun est composé de 10 fils(la longueurest respectivement de 20 m et 16,5 m) sontdisposés en forme de secteur dans <strong>le</strong>s pi<strong>le</strong>s de vannede 3 m d'épaisseur. La force composée et la pousséed'axe sont superposées (photos 1, 2 et 3).1.5 Utilisation des tirants pou r <strong>le</strong> traitementd'ébou<strong>le</strong>ments dans une cavitéLa portée de la cavité est de 30 m, Ie piédroit a 17,7 mde haut. La cavité se trouve dans une couche dephyllite. Des fail<strong>le</strong>s se développent dans <strong>le</strong> massifrocheux avec un remplissage en matériaux argi<strong>le</strong>ux,devenant plus marneux au contact de I'eau. La va<strong>le</strong>urd'expansion libre est de 20 mm/m. La résistance à lacompression simp<strong>le</strong> est de 0,3 à 0,4 MPa pour <strong>le</strong>matériau hors d'eau et 0,1 à 0,2 MPa après imbibition.En mars et avril 1975, deux ébou<strong>le</strong>ments de rochers de4 et 7 m se sont produits malgré la protection parboulonnage, gunite et gril<strong>le</strong> d'acier. On a stabilisé cesébou<strong>le</strong>ments en utilisant des câb<strong>le</strong>s de toronscomposés chacun de 7 fils d'acier de 4 mm dediamètre, d'une longueur de 14 et 18 m, précontraintsà 15 t et 36 t et injectés en deux fois (fig. 5).2 Conception des tirants précontraints2.1 Disposition des tirantsDans la zone de la prise d'eau de la centra<strong>le</strong> no 310 (1),par exemp<strong>le</strong>, <strong>le</strong> domaine à renforcer par des tirantsprécontraints est principa<strong>le</strong>ment <strong>le</strong> massif f rontalau-dessus de la prise d'eau. On a disposé en f<strong>le</strong>ur deprunier deux rangs de tirants, distants de 1,5 m environen tête de forage et de 5 à 7 m à I'extrémité du forage;on a disposé éga<strong>le</strong>ment 6 tirants sur <strong>le</strong>s deux côtéspour augmenter la compression latéra<strong>le</strong> du massifrocheux. Les forages ont de 14 à 22 m de longueur(fig. 6).La disposition des tirants est déterminée d'après lacondition d'équilibre des forces (fig.7').REVUE FRANÇAIsE DE GEorEcHNrouE NUMERo 19 63