Composé de treize niveaux de plateaux de 2 200 m² de surface à usage de bureaux et services, ainsi
que d’un niveau de locaux techniques, ce bâtiment de 30 000 m² de surface utile, s’appuiera sur quatre niveaux de parking abritant plus de 300 places de stationnement en sous-sol.
Les terrassements nécessaires à la réalisation des infrastructures, dont le niveau bas est situé entre 12,2 et 14,5 mètres sous le terrain actuel, ont imposé la mise en oeuvre d’un soutènement périphérique étanche de type paroi moulée, le fond de fouille étant situé environ 10 mètres en dessous du niveau statique de la puissante nappe alluvionnaire du Rhône.
À moins de 8 mètres en bordure ouest du site, la présence d’un mur de soutènement très sensible d’environ 4 mètres de hauteur, supportant le faisceau de voies sud de la gare de Lyon-Part-Dieu en exploitation durant les travaux, impose de fortes contraintes en termes de déformations.

LE CONTEXTE GÉOLOGIQUE ET HYDROGÉOLOGIQUE

Le site est situé dans la plaine fluvio-glaciaire de l’agglomération lyonnaise, dans un contexte général
de placage alluvial d’âge würmien (FX5V) ou post-würmien (FYZ) surmontant les sables molassiques
du Miocène (m2a).
Au droit de l’ouvrage, les terrains présentent la morphologie suivante : une épaisseur d’environ
3 mètres de remblais sablograveleux, surmontant un puissant cortège alluvial qui, en dépit de la variabilité inhérente à ce type de formation, présente à l’échelle du site l’organisation générale suivante : une épaisseur d’environ 5 mètres d’alluvions charpentées, surmontant une zone d’épaisseur
de 6 mètres d’alluvions sableuses, puis à nouveau des alluvions graveleuses sur une épaisseur de 6 mètres.
Le contact entre alluvions et sables molassiques est caractérisé par le développement d’une frange
« altérée » de sables du Miocène mêlés au matériel alluvial susjacent, créant ainsi, en tête des grès molassiques, une frange très peu ou pas cimentée susceptible de receler des graves assez crues
(aquifères et boulantes). L’origine de cette frange est attribuée au mécanisme suivant : érosion fluviatile des molasses en place, incorporation de ces sables au matériel alluvial distant, et sédimentation sur la molasse sous-jacente.
Sous cet horizon de transition débutent les puissantes molasses miocènes : sables à faible cimentation dont le pied n’a pas été reconnu. D’un point de vue hydrogéologique, les alluvions sont baignées par la puissante nappe d’accompagnement du Rhône, aquifère très productif. Du fait d’une perméabilité en grand nettement inférieure, le substratum molassique constitue l’horizon « semi étanche » dans lequel viennent s’ancrer les parois moulées. Au sein de cet horizon, du fait de variabilités sédimentaires et diagénétiques, les perméabilités locales peuvent être hétérogènes et ainsi, lors de pompages, être à l’origine de pertes de charges localisées susceptibles d’engendrer
des instabilités de fond de fouille.

LA PROPOSITION DU CONCEPTEUR

Afin de répondre aux stricts critères de déformation imposés par la proximité des voies SNCF (15 millimètres admissibles toute hauteur sur la face ouest du soutènement) ainsi qu’à la limitation des volumes totaux d’exhaure durant la réalisation des travaux, le concepteur s’est orienté vers une solution en parois moulées périphériques à épaisseur variable (82 centimètres pour la face ouest côté voies SNCF, et 62 centimètres pour les trois autres faces courantes), fichées hydrauliquement dans les molasses saines, et soutenues en phase provisoire par 2 à 3 lits de tirants précontraints ancrés dans les alluvions du Rhône.
Si cette solution en « fouille ouverte » permet l’optimisation du phasage de terrassement ainsi que
la libre réalisation des planchers de l’infrastructure, la productivité de la nappe alluvionnaire impose en revanche la réalisation des lits inférieurs de tirants sous sas.

À LA RECHERCHE D’UNE OPTIMISATION DU SOUTÈNEMENT PÉRIPHÉRIQUE…

Bouygues Bâtiment Sud-Est a confié à l’entreprise Dacquin, spécialisée en fondations spéciales, la
réalisation des travaux de parois moulées, sur la base d’une solution technique variante dont la genèse fut motivée à la fois par les enjeux économiques de l’opération, mais aussi par une maîtrise indispensable des risques identifiés sur le projet Cette conception optimisée, introduite par le bureau d’études interne du groupe Dacquin, intègre une réduction de l’équarrissage du soutènement

• réduction des épaisseurs des parois périphériques de 62 à 52 cm en zone courante ;
• suppression d’une des trois lignes d’appuis initialement prévues du côté des voies ferroviaires.

La recherche d’un optimum entre la limitation de l’encombrement des butons à l’intérieur de la fouille
et les difficultés liées à la réalisation des tirants sous nappe a conduit à opter pour la réalisation d’un soutènement mixte bi-appuyé :

• en tête (au-dessus de la nappe) : 40 tirants provisoires précontraints de longueur 16 mètres associés à des butons d’angle ;
• en ventre : 1 lit de butons métalliques provisoires, dont les dix plus grands éléments au centre de la fouille sont préchargés au moyen de vérins plats, avec un diamètre des tubes de 900 millimètres et des portées comprises entre 30 et 32 mètres.

…NÉCESSITANT UNE OPTIMISATION DES PARAMÈTRES DE CISAILLEMENT

Dans le but de sécuriser les optimisations proposées, Dacquin s’est adjoint l’assistance de Terrasol pour la redéfinition des hypothèses géotechniques au démarrage des études d’exécution, ainsi que le
suivi de l’instrumentation en phase travaux.
Du fait des stricts critères en déformation imposés par la proximité des voies SNCF, l’optimisation de la
conception des parois moulées était conditionnée par une révision à la hausse des paramètres mécaniques des alluvions, terrains au contact des zones mécaniquement actives des soutènements.
La résistance au cisaillement de ces matériaux pulvérulents, dilatants, difficilement carottables, présentant des cohésions d’imbrications, et pour lesquels la granularité très étalée ne permet pas la réalisation d’essais mécaniques conventionnels, a donc été appréhendée par le biais d’analyses bibliographiques basées sur deux approches :
la réalisation d’essais de cisaillement
en grand (in situ ou en laboratoire)
permettant de conserver
la fraction grossière (travaux de
Y. Burdeau) ;
des rétro-analyses de parois instrumentées
dans le cadre de la réalisation
de divers chantiers lyonnais
(fouille de l’immeuble Dauphiné
Part-Dieu, métro ligne D, place
Aristide-Briand…), permettant ainsi
de déterminer les paramètres
mécaniques à retenir pour des
sollicitations comparables à celles
du soutènement à réaliser.
UN SUJET DÉLICAT : LA RÉCEPTION
DE L’ANCRAGE HYDRAULIQUE DE
LA PAROI
D’un point de vue hydraulique,
la conception de la maîtrise
d’oeuvre a été maintenue : ancrage