« La construction du PMTL d’une surface de 41 000 m² et de l’IRC d’une surface de 30 000 m² constitue le projet de travaux neufs majeur des HUS. Le PMTL comprend notamment l’extension du plateau d’imagerie, deux plateaux opératoires, des fonctions logistiques ; l’IRC regroupe les activités de cancérologie des HUS et celles du Centre Paul-Strauss. L’investissement immobilier est de près de 240 millions d’euros TDC, pour une réception des travaux prévue fin 2017. Les deux nouveaux bâtiments sont implantés sur le site de l’hôpital de Hautepierre, sur une emprise foncière réduite, à proximité immédiate de bâtiments hospitaliers dont la continuité d’exploitation est sensible. Du point de vue fonctionnel, des galeries enterrées et passerelles aériennes sont prévues entre les nouveaux bâtiments et l’existant. Afin de fiabiliser le déroulement de l’opération, tant sur les aspects techniques, calendaires que financiers, le maître d’ouvrage a souhaité que les études de conception soient menées audelà du cadre classique de la mission de base de la loi MOP. Les modélisations de la structure, le prédimensionnement des fondations et des ouvrages géotechniques provisoires et définitifs ont ainsi été réalisés et intégrés dans le dossier de consultation des entreprises (DCE). Les études géotechniques, G2 en conception et G4 en réalisation, confiées au bureau d’études Géotec, font partie intégrante de cette démarche », explique Louis Roessel, responsable de la cellule de restructuration des HUS, maître d’ouvrage.

Contraintes géologiques et hydrogéologiques du terrain
Le site se trouve sur une terrasse de loess (dépôts éoliens du Quaternaire) surplombant la plaine alluviale du Rhin. Les investigations successives réalisées lors des missions G1 et G2 (sondages pressiométriques à 30 mètres, essais au pénétromètre dynamique et statique, fouilles à la pelle…) ont confirmé le contexte identifié lors des études préalables, avec toutefois des anomalies géotechniques importantes détectées en phase AVP et précisées en phase PRO. C’est-à-dire une couverture de loess (limon finement sableux A1) particulièrement molle à sa base (qc ≤ 1 MPa) ; sur la partie est, des lentilles de « graviers » moins compacts (pl = 1,5 MPa) repérées à profondeur variable au sein des     « alluvions sablo-graveleuses » très denses, ce qui a conduit à retenir deux modèles géotechniques distincts pour l’IRC (voir tableau p. 53).

Les alluvions sont baignées par la grande nappe du Rhin, vers 7 à 8 mètres de profondeur, avec des
battements de 0,5 à 1 mètre. Par ailleurs, les HUS exploitent un puits qui capte cette nappe alluviale
entre 53 et 70 mètres de profondeur. Cet ouvrage, localisé au sudouest du projet, est intégré dans le
sous-sol du PMTL. Avec un niveau statique vers 3,5 à 4 mètres environ sous la fouille, il constitue ainsi une contrainte environnementale pour les travaux (risques possibles, telle une pollution accidentelle).

Prise en compte de l’aspect sismique

Strasbourg se situe en zone 3 (sismicité modérée) avec une valeur minimale d’accélération de 2,6 m/s² pour un ouvrage de catégorie d’importance IV (par application des règles PS92). Deux essais
cross hole à 30 mètres ont permis de déduire les modules dynamiques en compression E et cisaillement G. Les sondages ayant mis en évidence des sols fins lâches, la suspicion de liquéfaction a été examinée de façon qualitative en mission G1, selon les recommandations du PS92 et de l’AFPS. L’analyse a montré que le risque de liquéfaction pouvait être écarté. En mission G2-AVP, cette étude a été complétée par l’analyse qualitative à partir des essais au pénétromètre statique avec les coefficients de l’EC8 (bâtiment de catégorie IV, site de classe C et α.S = 0.24). Elle a confirmé l’absence de risque de liquéfaction. Les ouvrages définitifs ont été dimensionnés sous sollicitations
sismiques selon une méthode pseudo-statique.

La ZIG : zone d’influence géotechnique
Le projet s’insère dans un site exigu, entre des bâtiments existants encore en activité, d’autres à
démolir, des voiries à maintenir, de nombreux réseaux enterrés et des points singuliers tels que le
puits de captage de l’hôpital, qui doit être « mis à nu » et intégré au projet ; les bâtiments I et J de
l’hôpital, mitoyens à la façade sud du PMTL, et le bâtiment SG5 abritant les réserves d’eau. La ZIG
constitue ainsi une contrainte forte dans un environnement particulièrement sensible, nécessitant de
limiter au maximum les nuisances.

Ouvrages géotechniques : les fondations
Les charges apportées par les ouvrages sont très importantes. Sous sollicitations sismiques, elles
peuvent atteindre 8 à 10 MN en compression et 2 à 2,5 MN en traction. Compte tenu des caractéristiques géomécaniques moyennes des terrains de surface, la solution de pieux sollicitant les « graviers » s’est imposée dès la phase AVP. En phase PRO, leur dimensionnement a été mené selon le DTU 13.2 et les règles PS92, de manière itérative avec Ingerop, aux ELS, ELU et en pseudostatique sous sollicitations sismiques : près de 600 pieux de Ø 600 à 1 500 mm, de 8 à 16 mètres de profondeur, armés toute hauteur.
Du fait de la présence de « graviers » boulant sous nappe, de la forte perméabilité des alluvions sablograveleuses et des diamètres importants, le mode « foré tubé » a été retenu : forage réalisé à l’abri d’un tube de soutènement provisoire et bétonnage sous la nappe au tube plongeur, avec remontée progressive du tubage.

Les terrassements et soutènements
La hauteur de la fouille en pleine masse est comprise entre 3 et 6,5 mètres. Là où l’environnement
et la ZIG le permettent, une étude de stabilité a défini les conditions de réalisation de la fouille par
simple talutage au large. Ailleurs, un soutènement provisoire par paroi berlinoise a été dimensionné.
À la demande d’Ingerop, 13 profils types ont été étudiés en phase PRO, tenant compte de différentes
situations : hauteur de la fouille, position des réseaux enterrés, proximité des avoisinants... Le soutènement a consisté en des profilés HEA 200 à HEB 320 bétonnés dans un forage Ø 600 mm, avec un lit de tirants pour les fouilles les plus profondes et blindage par plaques en béton. La déformée maximale a été limitée à 40 mm. Pour la rampe d’accès à la cour logistique, le soutènement provisoire et définitif a consisté en une paroi autostable par pieux tangents Ø 600 mm, justifiée sous sollicitations sismiques.

L’ensemble de ces soutènements représente près de 400 ml, principalement autour du PMTL. Le
comportement réel des ouvrages de soutènement a été suivi tout au long des travaux au moyen de
cibles disposées tous les 30 mètres en tête de paroi. Les déformées mesurées ont atteint au maximum
20 mm, et sont donc restées inférieures à celles calculées.

Bilan positif
Pour cette opération majeure, la CERHUS a souhaité associer le géotechnicien à toutes les étapes de
la maîtrise d’oeuvre, en accord avec la norme NF P94-500. Les différentes phases de l’étude de
conception géotechnique ont ainsi permis d’identifier les risques et de les réduire, de suivre les évolutions du projet, et d’étudier dans le détail les ouvrages géotechniques.
Lors de l’exécution, la mission G4 de supervision géotechnique a permis de constater une bonne
concordance entre les études et les ouvrages géotechniques réalisés, les adaptations concernant principalement le phasage des travaux et les interfaces entre les différents corps d’état. L’adaptation
majeure a concerné la plateforme de travail de l’IRC, terrassée au début de l’hiver en période pluvieuse, dont l’arase était constituée de loess mous (sols A1 de portance Ev2 ≤ 5 MPa). Pour garantir d’une part une portance suffisante pour les engins de chantier et d’autre part la portance requise pour les dallages (Kw ≥ 50 MPa/m), un épaississement de la couche de forme a été décidé conjointement par l’entreprise, le maître d’oeuvre et le géotechnicien. Cette adaptation a ainsi permis de poursuivre rapidement les travaux et d’atteindre les objectifs du CCTP.
Enfin, des dispositions ont été prises à différents stades d’avancement des travaux : pompage des eaux d’exhaure des pieux ou rabattement pour les fouilles sous nappe, contrôle renforcé et instrumentation lors de certaines phases délicates de terrassement, protection des talus, précautions vis-àvis des avoisinants, investigations complémentaires au droit d’ouvrages non connus… Malgré
la multiplicité des intervenants, qui a nécessité une plus grande vigilance du géotechnicien pour
s’assurer que les interfaces (terrassement, soutènement, pieux et gros oeuvre) sont bien assurées,
les ouvrages géotechniques ont été réalisés sans incident et avec le respect des prescriptions techniques du marché.

Laurent Pezzolo
Ingénieur expert Géotec, région Nord-Est