Construction des caissons2019-07-19T13:16:42+00:00

La conception

Construction des caissons

Les caissons, 18 mégastructures de béton armé ciselées comme des pièces d’horlogerie

Entre les mois d’octobre 2017 et de décembre 2018, les 18 caissons de béton armé qui constitueront la ceinture de béton délimitant le futur quartier de l’Anse du Portier, ont été préfabriqués dans le Grand Port Maritime de Marseille (Bouches-du-Rhône, France).
Une fois assemblés à Monaco, ils agiront comme un rempart contre les effets de la houle, en absorbant dans des chambres d’amortissement les vagues qui frapperont le nouveau littoral.

De forme trapézoïdale, chaque caisson mesure 28 mètres de côté, 27 mètres de haut, pèse 10 000 tonnes et nécessite pour sa réalisation plus de 3 800 m3 de béton.
Il s’agit de structures monumentales dont la production tient à la fois de la course contre la montre, du travail de perfection d’artisans et du façonnage de travaux publics de grandes proportions.

La fabrication de chaque caisson s’est déroulée sur 1 mois dans une structure appelée caissonnier.

Crédits photo : SAM Anse du Portier / TA

Le site de Marseille

En termes d’infrastructures pour de grands projets industriels, d’espaces disponibles possédant un tirant d’eau suffisant (22 mètres), de facilité d’accès puis de proximité d’acheminement des caissons sur leur site d’immersion à Monaco, la cité phocéenne réunit les atouts les plus intéressants et les mieux adaptés pour la réalisation de ces caissons.

Crédits photo : SAM Anse du Portier / TA

L’exploitation du caissonnier a fait travailler jusqu’à 700 personnes avec des emplois directs et induits et a généré de nombreuses formations qualifiantes.

Crédits photo : Bouygues TP MC

Le caissonnier « Marco Polo »

Le caissonnier est une imposante structure métallique, un dock flottant (56 mètres de long, 50 mètres de large, 27 mètres de haut pour un poids de 4559 tonnes). Il s’agit d’un équipement unique en France.
C’est à l’intérieur de cette infrastructure que tous les caissons destinés à Monaco, ont été préfabriqués, un par un.
Baptisé du nom de l’explorateur vénitien, Marco Polo est en fait un acronyme. Conçu et développé en Pologne par Bouygues TP, ce gigantesque outil a été acheminé par voie maritime au moyen d’un navire semi-submersible en 14 jours (via la mer du Nord, la Manche, l’Atlantique, le détroit de Gibraltar et la Méditerranée) pour prendre sa place à Marseille dans le port industriel. Et c’est donc de ces trois sites que vient le nom de baptême Marco Polo.
Le caissonnier avec ses critères spécifiques en termes de taille, d’équipements et de fonctionnalités a été imaginé et développé pour répondre aux besoins précis et particuliers de ce chantier hors norme.

Crédits photo : SAM Anse du Portier / TA

Non seulement il faut faire face au défi que constitue toujours la construction offshore, mais il faut aussi apporter par la technologie une réponse adaptée en terme de réduction des impacts sur la biodiversité et d’efficacité industrielle. Dans le premier cas par exemple, les moteurs qui font fonctionner les différentes machines sont alimentés par des groupes électrogènes équipés de filtres à particules.

Dans le second cas, l’une des singularités du caissonnier réside dans le fait qu’au fur et à mesure de la progression de la construction d’un caisson, sous l’effet de l’augmentation du poids « l’outil de fabrication » s’enfonce dans l’eau. Il va descendre ainsi sur plus de vingt mètres. Un ultime ballastage de cet écrin permet de libérer le caisson achevé de son habitacle sous l’effet de la poussée d’Archimède.

Le caisson est ensuite extrait et remorqué vers un quai à quelques centaines de mètres pour terminer la fabrication de sa partie supérieure et visible.
Dans le même temps le caissonnier refait surface. Il est immédiatement préparé pour que dans les heures qui suivent la sortie du caisson, débutent les travaux de réalisation du caisson suivant.

La construction d’un caisson

Dès lors que la construction d’un caisson a démarré, elle est ininterrompue jusqu’à sa sortie du caissonnier.
C’est une course contre la montre d’un mois qui s’engage.
Elle mobilise en permanence sur le site des équipes de plus de 120 compagnons, qui se relaient 24h/24 et 7 jours/7, via une organisation en 3 x 8 du lundi au jeudi puis en 2 x 12 les vendredis, samedis et dimanches. Elle s’articule autour des grandes phases suivantes :

  • Phase 1, la réalisation du radier. Il s’agit du socle, de la base du caisson. Il est construit sur le caissonnier à sec. Il mesure 700 m2 pour 80 cm d’épaisseur. 600 m3 de béton sont coulés en une seule fois pour le constituer.
  • Phase 2, l’édification des voiles, des murs qui vont créer des alvéoles dans le caisson. Mis bout à bout, cela représenterait une façade d’une longueur de 280 mètres. Ces voiles sont construits en continu grâce à un coffrage glissant. Le béton est pompé depuis le quai pour être transporté via un réseau de conduits et de mâts de bétonnage dans le coffrage.  Celui-ci est haussé de manière quasi continue, en prenant appui sur le béton précédemment coulé, dès que celui-ci est suffisamment durci. La progression moyenne est de 12 cm à l’heure. Cette procédure se poursuit jusqu’à atteindre 27 mètres de hauteur sur la face arrière du caisson.
Crédits photos : SAM Anse du Portier / TA
  • Phase 3, la construction des poteaux Jarlan. Lorsque la hauteur requise est atteinte, le caissonnier est ballasté et s’enfonce dans l’eau jusqu’à ce que le caisson se décolle et se mette en flottaison. Il est alors acheminé sur un autre poste de travail pour réaliser sa partie supérieure avant, dite « Chambre Jarlan ». Il s’agit d’ouvertures qui absorbent l’énergie des vagues et empêchent l’eau de passer par-dessus le caisson.
  • Phase 4, le caisson achevé est ensuite stocké, avant d’être préparé pour la phase de remorquage. Il sera tracté vers Monaco par voie maritime.

La haute précision d’un ballet bien réglé et le travail d’un alchimiste

Les ouvriers qui réalisent le caisson sont facilement reconnaissables : les gilets jaunes sont les ferrailleurs, les gilets oranges versent le béton dans le coffrage glissant. La logistique de l’opération est prépondérante pour la réussite de la réalisation : les différents groupes répartis sur toute la surface du caisson en devenir doivent impérativement progresser en même temps et au même rythme pour élever la structure.

Mais il faut réussir à circuler dans l’exiguïté de l’espace de travail au milieu d’une forêt de tiges d’acier allant jusqu’à 4 cm (la plus grosse section d’acier existante). Elles constituent l’armature métallique du caisson.

Crédits photo : Bouygues TP MC

Cette armature est à l’image de l’ensemble de la construction : imposante. Il y a 380 kilos d’acier (dont une partie en acier inoxydable) par m3 de béton (contre 80 pour des ouvrages classiques et 160 pour des ouvrages d’art).

Si l’acier est spécifique, il en va de même pour le béton.

De manière générale, chaque béton est conçu pour répondre à des propriétés particulières dépendant de l’usage final.

Celui utilisé pour fabriquer les caissons dans le cadre de l’extension en mer de Monaco, doit d’abord résister à l’agression permanente du sel de mer. Il faut le rendre imperméable aux ions chlorures qui rongent les matériaux et corrodent les armatures. Un long travail préparatoire d’essais et de tests, pendant plusieurs mois, a été nécessaire pour mettre au point la formulation adaptée, et garantir la durabilité de la construction. Comme pour de nombreuses autres opérations sur ce chantier des prélèvements pour des contrôles quotidiens sont réalisés.  Chaque jour la qualité et les propriétés du béton « anti sel de mer » sont testées.

Chaque jour est également une remise en question liée aux conditions climatiques. L’ensoleillement, la température et l’humidité ont un impact sur le temps de séchage du béton et par conséquent dans le choix du moment du déplacement vertical du coffrage glissant.

Hausser le coffrage pour enchaîner sur la fabrication de la partie immédiatement supérieure en progressant centimètre par centimètre dépend de l’ensemble de ces paramètres. Il faut donc à chaque stade trouver le point d’équilibre avant de passer à l’étape suivante.

Si le coffrage glissant est déplacé trop tôt le béton va s’affaisser. Mais si l’on attend trop longtemps, le béton se fige et le coffrage glissant est bloqué restant collé au béton. Pendant plusieurs semaines, les équipes ont pu se préparer à ce travail spécifique en s’entraînant à Marseille sur deux maquettes (échelle 1) du caissonnier. Les maquettes ont (aussi) servi à préparer et optimiser l’activité du personnel, étudier notamment le coulissement du coffrage, établir les schémas de circulation sur le chantier durant la construction en continu et tester sous différentes conditions, la réaction du béton employé.

Crédits photo : Bouygues TP MC

Développement durable

Les faces extérieures des caissons sont traitées de telle sorte qu’elles favorisent l’accueil d’espèces vivantes (plantes, algues, invertébrés, poissons).
Une finition spécifique est réalisée pendant la construction : Il s’agit de sculpter des rainures de 15 mm de profondeur et de créer une granularité sur la surface lisse qui permettra l’accroche sur les parois verticales façonnées par le coffrage.
Par ailleurs, des modules à cavité, des herbiers artificiels et des murets rocheux seront ultérieurement installés sur les faces des caissons.
Ces moyens permettront la colonisation de cette surface artificielle par différentes espèces de faune et de flore.

Si le caissonnier a été conçu pour son application particulière pour le chantier de l’extension en mer et la fabrication des 18 caissons, sa ré-employabilité s’est aussi placée au cœur des réflexions. A l’issue de son activité, il sera re-conditionné pour être réutilisé par Bouygues TP, notamment pour la réalisation de socles pour éoliennes.
En dehors des filtres à particules pour les groupes électrogènes évoqués précédemment pour limiter les rejets dans l’air, on trouve aussi des modules DéNOx pour retenir une partie du monoxyde d’azote relâché. Enfin les huiles utilisées pour le graissage du coffrage ou le revêtement qui enduit les caissons pour retarder l’effet du sel de mer sont réalisées à partir d’éléments végétaux ou de synthèse pour ne pas impacter l’environnement marin.

18 mois ont été nécessaires à la construction des 18 caissons.

Le premier d’entre eux, baptisé C2, a été achevé début novembre 2017. Il a été livré à Monaco fin juin 2018.
Les caissons ont été acheminés successivement vers la Principauté par voie maritime, après un trajet de 3 jours. Ils ont été posés un par un sur le remblai sous-marin composé de matériaux de carrière spécialement conçus et aux caractéristiques contrôlées pour assurer la stabilité de l’ensemble. La pose de toute la ceinture de caissons a duré une année.

Photo : Bouygues TP MC