Le franchissement de la Loire, entre les communes de Mauvessur- Loire et de Divatte-sur-Loire, est assuré par le Grand pont de Mauves et le pont de la Pinsonnière. Ces deux ouvrages ont été construits entre 1878 et 1882. Ce franchissement constitue un axe stratégique du réseau routier départemental. La circulation à proximité des ponts ne se limite pas aux quelque 4 500 usagers de la route au quotidien. La Loire accueille toute l’année bateaux de plaisance, de croisière, de pêche ou encore
péniches qui empruntent régulièrement les voies navigables entre les piles P5 et P7. Les cyclistes empruntant la voie verte sur les berges de la Loire peuvent désormais franchir la Loire en site propre.
Côté environnemental, le site intercepte plusieurs zones naturelles d'intérêt écologique, faunistique et floristique (ZNIEFF) liées aux milieux humides et aquatiques. Il fait également l’objet
d’une étude d’incidence au titre de Natura 2000. Parmi les centaines de plantes et animaux identifiés dans l’aire d’étude, on note la présence avérée de 3 espèces végétales et de près de 40 espèces animales protégées.

PRÉSENTATION DES OUVRAGES

Le Grand pont de Mauves franchit le bras principal de la Loire au nord sur une longueur totale de 482 m en 11 travées continues : 9 travées courantes de 45 m, et 2 de 39 m aux extrémités.
Les 12 appuis sont dénommés depuis la rive droite C1, P1 à P10 et C2. 8 d’entre eux (P1 à P8) se situent dans le lit mineur de la Loire.
Le pont de la Pinsonnière franchit le bras mort de la Loire côté sud-est, sur une longueur totale de 90 m avec 3 appuis nommés C3, P11 et C4.
Les deux ponts métalliques, de type « pont cage », font l’objet d’une surveillance renforcée depuis plus de 20 ans.
Les principales pathologies observées portaient sur la dégradation généralisée des voûtains sous les tabliers, une corrosion avancée de la charpente métallique et des tassements de certaines piles.
Dans le cadre du programme de réhabilitation visant à garantir la durabilité des ponts de Mauves, engagé par le Département de Loire-Atlantique, la collectivité avait priorisé, dans un premier temps, les 2 premiers sujets, et avait piloté en 2020 le remplacement du tablier, la restauration des poutres treillis
métalliques, en plus de l’ajout de 2 passerelles douces en encorbellement à destination des piétons et cyclistes.
Leurs appuis en maçonnerie de schiste et granite sont de forme rectangulaire et prolongés en amont et aval par des avant- et arrière-becs hémicylindriques.

Ils sont encore aujourd’hui supportés par leurs fondations d’origine, constituées de :

• un rideau de vannage ayant fonction de batardeau lors de la construction et constitué de pieux en et de palplanches en bois (pin ou sapin rouge du Jura) ; le tout est disposé de façon rectangulaire de 5,8 m de largeur et de 13,1 m de longueur. Les pieux de ce batardeau, d’un
  diamètre moyen de 30 à 35 cm, sont espacés de 1,50 m environ. Leur fiche est variable, de 5 à 6 m sous le niveau d’étiage d’époque, soit une longueur de 6 à 7 m, avec une cote d’ancrage incertaine. Entre les pieux bois et guidés par les moises horizontales ont été battues les palplanches de 7 cm d’épaisseur, de 5 à 6 m de hauteur (cote d’ancrage également incertaine) ;
• à l’intérieur des rideaux de vannage, une souille de 2 à 3 m de profondeur sous le niveau d’étiage d’époque a été draguée et ensuite comblée par un béton de chaux ;
• à l’intérieur de l’enceinte constituée par ces rideaux de vannage, et suivant un maillage de 1,28 m x 0,83 m, 41 pieux (en pin ou sapin du Jura), de diamètre de 30 cm à 40 cm de moyenne, ont été battus. Les pieux sont répartis suivant 5 files de 9 pieux (selon le grand axe de la pile), avec 3 pieux pour les deux rangées d’extrémités aux avant- et
  arrière-becs. Ils seraient battus dans les alluvions jusqu’au voisinage de la cote - 12 m NGF environ.
• un platelage en bois (éléments de 2 × 10 cm d’épaisseur disposés dans les deux directions) fait office de couverture de l’ensemble des pieux et assure un rôle d’interface entre les têtes des fondations et le socle de la pile maçonnée.

L’embase des piles (7 piles sur les 11) a depuis été cerclée, dans les années 1970, par la mise en place de crèches de protection constituées de palplanches en acier recouvertes d’une dalle en béton.
La Loire présente des périodes d’étiage s’étalant globalement de juillet à octobre et des périodes de plus fort débit de décembre à mai. Le fleuve est également soumis à l’influence de la marée au droit de la zone de projet avec un marnage pouvant atteindre 4 m (à l’étiage sous faible débit de la Loire et
forts coefficients de marée), celui-ci est directement dépendant des coefficients de marée et du débit du fleuve.
Les fonds du lit de la Loire sont constitués de sables permettant une grande variabilité des fonds alternant érosion et engraissement. Le Grand pont de Mauves-sur-Loire fait l’objet de levés bathymétriques réguliers permettant de suivre cette évolution temporelle du lit.
Ces suivis bathymétriques font également apparaître une disparité spatiale des fonds du lit de la Loire le long du pont, traduisant notamment l’impact des ouvrages anthropiques placés en amont et en aval dans le lit de la Loire (épis et chevrettes).
Dans son histoire, l’emblème de Mauves-sur-Loire a connu nombre de dommages et réparations successives : reconstructions de certaines travées après des bombardements et dynamitages
de la Seconde Guerre mondiale, création d’enceintes en palplanches métalliques et dalle en béton, et enrochements des piles les plus exposées aux courants de la Loire, à savoir les piles 2 à 8 dans les années 1970. Des comblements ont par ailleurs déjà été réalisés après la découverte de cavités.
Bien que similaires à l’origine, les fondations sont confinées dans des crèches présentant des morphologies différentes, souvent difficiles à observer visuellement. Les archives conservées
par le département et l’association Mauves Histoire sont des documents récieux pour appréhender leurs spécificités structurelles et géotechniques. Les études géotechniques préalablement réalisées pour le compte du département ont permis de déterminer plus finement les caractéristiques du site.

TRAVAUX DE RENFORCEMENT

Les travaux confiés à Soletanche Bachy France et ses partenaires ETPO et Gaïa Terre Bleue lancés en 2023 constituent la 2nde phase du programme de réhabilitation des ponts de Mauves-sur-Loire.
Ils portent désormais sur le confortement des fondations des piles en tenant compte des pathologies connues, des modifications des descentes de charges induites par la restauration des tabliers
et de la mise en oeuvre de passerelles en encorbellement, ainsi que de la remise à niveau de la protection contre l’érosion et les affouillements.
Le site d’étude est concerné par le risque de crue, et se trouve dans une zone d’étiage très sévère, ainsi que sous influence d’un fort marnage (malgré la distance à l’estuaire). Les conséquences
sont néfastes pour l’ouvrage : efforts horizontaux additionnels sur les piles, déstabilisation des terrains à l’aval des appuis, délavage des bétons de chaux qui protégeaient les têtes des pieux bois, érosion des enrochements et des fondations. Ces dommages, additionnés à une baisse notable du niveau de
la Loire à l’étiage d’environ 3 m depuis la construction, exposent également les fondations à l’air libre, mettant en péril les fondations en bois (risque fongique).
Le projet, conçu par le groupement de maîtrise d’oeuvre Terrasol / Setec TPI / Hydratec, consiste à venir pérenniser l’existant en injectant le béton de chaux historique, ainsi que les alluvions d’assise des 11 piles, l’objectif principal étant de recréer une cohésion d’ensemble et de réduire l’érodabilité des
massifs. On parle d’injections d’imprégnation au coulis de bentonite/ciment.
Le détail des principes de fondation de l’ensemble des appuis (piles et culées) est issu des plans d’archives disponibles.
Des incertitudes subsistent, notamment sur l’implantation et le diamètre précis des pieux, l’état et l’épaisseur des massifs de béton de chaux. Des campagnes de reconnaissance préalables sont donc planifiées au préalable des travaux (à l’avancement pour chaque pile). Ils consistent en des fouilles manuelles, des sondages carottés avec analyses granulométriques, des essais pressiométriques
et des essais de perméabilité Lefranc.
Les données recueillies viennent grossir celles des campagnes précédentes, qui avaient déjà mis en évidence une porosité forte des matériaux d’apport et des alluvions sous-jacentes.

La première pile a servi de plot d’essai pour calibrer la méthodologie générale : chaque appui est traité à l’aide d’environ 90 forages ayant pour profondeur moyenne 4,5 m, mesurée depuis la base de la pile. Ces derniers sont réalisés avec une foreuse équipée de la technologie Hi’Drill, permettant de traverser tous les matériaux rencontrés.
Des tubes à manchettes, tubes plastiques de 50 mm de diamètre bouchés en pied, sont équipés à l’abri du tubage métallique mis en place par la machine, qui est ensuite retiré. C’est au travers desdites manchettes, espacées de 33 cm, que sera injecté le coulis sous pression.
Les forages sont décomposés en 2 ensembles : les forages de barrage, sur le pourtour, qui permettent une pré-injection à faible pression des terrains les plus décomprimés, évitant les résurgences en Loire lors des phases suivantes. Les forages de traitement sont, quant à eux, droits et inclinés de part et d’autre de la pile, de manière à atteindre le massif de béton de chaux central. Ils font l’objet d’injections répétitives et sélectives, c’est-à-dire manchette par manchette.
Pour chaque zone, les volumes à traiter sont modélisés numériquement en 3D, et divisés en alvéoles. Le logiciel Castaurview permet ensuite de générer des consignes d’injection, précisant les pressions, volumes, débit cibles et limites. Des pompes à pistons, asservies numériquement, permettent la mise
en oeuvre du coulis depuis la centrale située sur les quais. Des flexibles d’injection installés sur les passerelles du pont permettent l’acheminement du coulis. Dans les tubes à manchettes, des
obturateurs gonflés à l’eau empêchent la remontée du fluide jusqu’à la surface.
À l’avancement, des sondages carottés de contrôle et des essais de perméabilité sont réalisés. Les résultats sont comparés à ceux des reconnaissances préalables, et permettent de valider l’amélioration
des caractéristiques physiques des zones traitées.
Le comportement des injections a été structuré par la nature artificielle et hétérogène des terrains encaissants, le coulis s’est concentré au niveau des points faibles, interfaces et pourtours
d’éléments du bâti (intrados des palplanches, pieux, platelage…). Ce qui a finalement présenté une surconsommation de coulis, mais des résultats très satisfaisants pour assurer une amélioration
significative de la résistance de l’ouvrage à l’érodabilité.
Entre juillet et novembre 2023, plus de 20 collaborateurs Soletanche Bachy, pour achever les 6 premières piles. Ils ont relancé leurs activités en juillet dernier.
Le mode opératoire est compatible avec des travaux fluviaux, et est faiblement impacté par les variations de niveau d’eau lors de chaque cycle de marée.
Ainsi, pour les piles 2 à 8, les opérations de forage et d’injection sont réalisées depuis des plates-formes provisoires installées au droit des piles par des moyens nautiques, et suffisamment hautes pour ne pas être submergées.
Des accès terrestres sont disponibles ou aménagés pour les autres piles. Le phasage est répété en décalé sur chacune des 11 piles du projet, au moyen d’un unique atelier de forage et d’injection
et de 3 plates-formes métalliques provisoires.
La méthode choisie est faiblement invasive pour l’environnement, et permet le maintien des circulations routières et fluviales pendant les travaux : les emprises de travail nécessaires (platesformes métalliques provisoires) sont de moins de 150 m² autour de chaque pile, le reste des installations (base-vie, centrale de fabrication de coulis de ciment) étant placés sur des zones déjà urbanisées en rive.
Strictement défini au titre de l’arrêté préfectoral autorisant les travaux, le contexte environnemental a été prépondérant dans l’établissement du cahier des charges du projet. À ce titre, les intervenants en étroite collaboration pour limiter l’impact des travaux, et se sont notamment engagés suivant la doctrine ERC « Éviter - Réduire - Compenser » les impacts sur la faune et la flore locale. Entre autres mesures
ERC :

• inventaire des espèces floristiques et faunistiques sur plusieurs années, en amont, pendant et après les travaux ;
• évitement des secteurs à forts enjeux environnementaux que sont les stations de scirpe triquètre, d’angélique des estuaires et de pulicaire commune, habitats d’intérêt en bordure des accès de chantier, zones humides ;
• évitement des périodes de reproduction ;
• intégration d’un écologue Gaïa Terre Bleue dans le groupement d’entreprises permettant d’accompagner les équipes de chantier dans le respect de ces mesures. Il a également la charge de l’exécution de certaines tâches spécifiques : des pêches de sauvegarde, des déplacements d’espèces végétales, ou des installations de 17 gîtes à chiroptères.

ETPO, autre membre du groupement d’entreprises, assure également l’aménagement des accès et plates-formes et la rénovation des maçonneries des appuis.

Antonin Rousseau et Héloïse Chleq
Ingénieurs travaux Soletanche Bachy