Steel sheet pile wall Rideau de palplanches

Ste
el s
Rid
eau heet
Sta
pil
d
ew
e
hls
p
pu
nd alplan all
wä
nd ches
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Ro
ad
Ou wor
ks
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Sp
ng
s ro
un
dw
s
än utier heet
se
de
n p piles
im
a
Str
aß lplan
en
ba ches
u
1.
Introduction
The presentation of steel
sheet piling in this brochure
once again asserts the
product’s leading role in
road construction. It reveals
its capacity for seamless
integration into the road
infrastructure and
surrounding terrain.
With a very extensive range
of different types of works,
the section of Luxembourg
motorway called the
“Southern Motorway”
gives ample illustration
of the advantages of
steel sheet piling.
Introduction
Einleitung
Dans cette brochure, la palplanche métallique confirme
une fois de plus son rôle
majeur dans les ouvrages routiers. Elle dévoile notamment
ses talents d’intégration dans
l’infrastructure routière et ses
sites environnants.
In dieser Broschüre bestätigt
die Spundwand einmal mehr
ihre bedeutende Rolle im
Straßenbau. Vor allem zeigt
sie ihre Vorzüge im Hinblick
auf ihre Integration in die
Infrastruktur und Umgebung
von Straßen.
Le tronçon autoroutier appelé
la «Collectrice du Sud»,
construit au Grand-Duché de
Luxembourg, illustre largement ces propos en offrant
un large éventail d’exemples
de réalisations.
Die „Südautobahn“ im
Großherzogtum Luxemburg
veranschaulicht dies anhand
einer großen Palette an
Einsatzmöglichkeiten.
Location of the “Southern Motorway“
Localisation géographique de la
«Collectrice du Sud»
Geographische Lage der „Südautobahn“
ALLEMAGNE
BELGIQUE
LUXEMBOURG
LUXEMBOURG
FRANCE
PETANGE
PETANGE
ESCH-SUR-ALZETTE
ESCH-SUR-ALZETTE
1
2.
Description
of the
roadworks
Descriptif de
l’ensemble
routier
Beschreibung
des Autobahnabschnitts
2.1 Background
2.1 Historique
2.1 Vorgeschichte
The “Southern Motorway” is the
last step in an ambitious project
that the economic situation and
environmental considerations
delayed somewhat.
La «Collectrice du Sud» est l’aboutissement d’un projet ambitieux
que la conjoncture économique et
les contraintes environnementales
ont quelque peu retardé.
Die „Südautobahn“ ist das Ergebnis eines ehrgeizigen Projekts, das
durch die konjunkturelle Situation
und Umweltschutzanforderungen
eine Reihe von Verzögerungen
erfahren hat.
The following dates were important:
Son déroulement est jalonné de
dates importantes:
1972: the “Southern Motorway”
was listed as a trunk roads
programme.
1972: la «Collectrice du Sud»
est inscrite au programme de la
grande voirie.
1980: works started from the Esch
interchange in Lallange.
1980: début des travaux au départ
de l’échangeur d’Esch à Lallange.
1990: works progressed simultaneously on three sections which
were gradually opened to traffic.
1990: les travaux sont menés de
front sur trois tronçons, lesquels
sont successivement ouverts à la
circulation.
1994: the entire road project was
opened to traffic.
By making traffic more fluid, the
“Southern Motorway” is a driving
force behind the economy of an
entire region. It also relieves local
traffic, making life easier for local
dwellers.
1994: mise en service de
l’ensemble de la réalisation.
La «Collectrice du Sud» sert de
moteur économique à toute une
région, notamment en y fluidifiant
la circulation. Elle permet également de soulager le trafic intramuros, ce qui contribue au confort
des populations.
2
Kennzeichnend für den Ablauf des
Projekts waren die folgenden
Daten:
1972: Die „Südautobahn“ wird in
das Straßenbauprogramm aufgenommen.
1980: Beginn der Arbeiten am
Autobahnkreuz von Esch in
Lallange.
1990: Die Arbeiten werden an drei
Autobahnabschnitten gleichzeitig
vorangetrieben, die nacheinander
für den Verkehr freigegeben
werden.
1994: Der gesamte Autobahnabschnitt wird nach Fertigstellung
in Betrieb genommen.
Die „Südautobahn“ dient als
wirtschaftlicher Motor für eine
gesamte Region vor allem, weil
sie hier für einen fließenden
Straßenverkehr sorgt. Außerdem
entlastet sie die Innenstädte und
trägt damit zur Lebensqualität
der Stadtbevölkerungen bei.
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PETANGE
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ESCH-SUR-ALZETTE
2.2 The infrastructure’s
dual purpose
2.2 La double vocation de
l’infrastructure
2.2 Die zweifache Aufgabe der
Infrastruktur
The ”Southern Motorway” is not
only a major throughlink between
the Belgian motorway network to
the west and the German network
to the east, but also serves the
main towns in this mining region.
La «Collectrice du Sud» est non
seulement un axe de liaison entre
le réseau autoroutier belge à
l’ouest et le réseau allemand à
l’est, mais aussi un cordon qui relie
entre elles les principales localités
du bassin minier. Cette dernière
fonction lui a valu le nom de
«Collectrice».
Die „Südautobahn“ ist nicht nur
eine Verbindungsachse zwischen
dem belgischen Autobahnnetz im
Westen und dem deutschen
Autobahnnetz im Osten, sondern
auch eine Verbindung zwischen
den wichtigsten Ortschaften im
Stahlindustriegebiet.
The dispersal of regional traffic by
this road required the construction
of interchanges, tunnels and their
approach works, bridges and
underpasses, and retaining structures of all kinds.
Le drainage du trafic régional par
cette voie a nécessité la construction d’échangeurs, de tunnels, de
ponts, de trémies et de soutènements en tout genre.
3
Die Ableitung des Verkehrs über
diese Autobahn hat den Bau von
Autobahnkreuzen, Tunnels,
Brücken, Autobahnsammlern und
Stützmauern aller Art erforderlich
gemacht.
2.3 Use of sheet piling
in the works
2.3 L’utilisation de la
palplanche dans les ouvrages
2.3 Der Einsatz von Spundwänden
im Autobahnbau
Sheet piling occupies a prime
position among the means and
techniques used in a large number
of the works comprising the
“Motorway”. Starting from
Pétange in the west, sheet piles
were assigned structural functions
in the following works:
Parmi les techniques et moyens
mis en œuvre dans nombre des
ouvrages de la «Collectrice», le
rideau de palplanches occupe une
place de choix. Partant de
Pétange, à l’ouest, des fonctions
structurelles ont été confiées aux
palplanches dans:
Unter den Techniken und
Hilfsmitteln, die bei einer Vielzahl
von Bauten der „Südautobahn“
eingesetzt wurden, nehmen
Spundwände eine herausragende
Rolle ein. Ausgehend von Pétange
im Westen haben Spundwände bei
folgenden Bauwerken strukturelle
Funktionen übernommen:
• the Biff roundabout tunnel and
its approaches,
• the abutments of Soleuvre
bridge,
• the Soleuvre retaining structure,
• the Ehlerange tunnel and its
approaches,
• the abutments of Ehlerange
bridge,
• the piers and abutments of
Foetz bridge and the sliproads
of Foetz interchange.
• le tunnel, et ses trémies d’accès,
au Rond-Point Biff,
• Ies culées du pont de Soleuvre,
• Ie soutènement de Soleuvre,
• Ie tunnel, et ses trémies d’accès,
à Ehlerange,
• Ies culées du pont de Ehlerange,
• Ies piles et culées du pont ainsi
que les bretelles de l’échangeur
de Foetz.
A total of 8,300 tonnes of sheet
piles were used in these works.
Au total, plus de 8.300 tonnes de
profils ont été utilisées dans ces
ouvrages.
• Tunnel und Zufahrten am
Kreisverkehr von Biff,
• Widerlager der Brücke von
Soleuvre,
• Stützmauern von Soleuvre,
• Tunnel und Zufahrten in
Ehlerange,
• Widerlager der Brücke von
Ehlerange,
• Pfeiler und Widerlager der
Brücke sowie die Verbindungsrampen des Autobahnkreuzes in
Foetz.
Insgesamt wurden bei diesen
Bauwerken über 8.300 Tonnen an
Profilen verbaut.
4
LUXEMBOURG
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ESCH-SUR-ALZETTE
5
2.4 Special conditions
2.4 Contraintes
2.4 Anforderungen
Economic, human, town-planning,
and environmental aspects were
given the closest attention
throughout the works. The sheet
piling solution was particularly
helpful in overcoming certain
obstacles that other construction
methods could not easily address.
Les aspects économiques, humains,
urbanistiques et environnementaux ont été largement pris en
compte lors du déroulement des
travaux. La technique palplanches
a notamment contribué à relever
certains défis difficilement envisageables avec d’autres méthodes de
construction.
Wirtschaftliche, menschliche, städtebauliche Aspekte und der
Umweltschutz wurden bei der
Durchführung der Arbeiten in
erheblichem Maße berücksichtigt.
Die Spundwandtechnik hat unter
anderem dazu beigetragen, eine
Reihe von Herausforderungen zu
bewältigen, die mit anderen
Konstruktionsmethoden nur
schwierig realisierbar gewesen
wären.
2.4.1 Deadlines
2.4.1 Délais
Fast-track construction was vital
in order to reduce disturbance
resulting from the works and to
benefit from the favourable
effects of the project as soon as
possible. Some phases of the works
were thus carried out in a very
short time between 1990 and 1993.
Une exécution rapide était impérative pour diminuer la gêne due
aux travaux et pour profiter au
plus tôt des retombées favorables
des ouvrages. C’est ainsi que certaines phases des travaux entrepris
entre 1990 et 1993 ont été marquées par des délais très courts.
6
2.4.1 Fristen
Eine rasche Ausführung war
zwingend erforderlich, um die
Belästigungen infolge der
Arbeiten zu vermindern und um
so bald wie möglich die positiven
Auswirkungen der Bauvorhaben
nutzen zu können. So waren
einige Phasen der Arbeiten
zwischen 1990 und 1993 durch
sehr kurze Ausführungsfristen
gekennzeichnet.
2.4.2 Site integration
2.4.2 Urbanisme
2.4.2 Städtebau
The ”Motorway” and the associated works along its length were
designed with the greatest of care
in order to keep acoustic and
visual disturbance to the minimum,
particularly during construction.
La «Collectrice» et les ouvrages qui
la jalonnent ont été étudiés avec
la plus grande attention afin de
limiter au maximum les nuisances
sonores et visuelles, en particulier
lors des travaux.
Die „Südautobahn“ und die damit
verbundenen Bauwerke wurden
mit größtmöglicher Sorgfalt geplant, um akustische und optische
Beeinträchtigungen – insbesondere
während der Bauphase – auf ein
Minimum zu begrenzen.
The pre-deck method was chosen
for the Biff roundabout in order to
keep disturbance to the lifestyle of
local residents as low as possible. It
meant vehicle and pedestrian traffic around the worksite could be
kept up throughout all construction phases. In addition, this solution avoided having to lower the
water table, something that would
have led to disturbances in adjacent structures.
La technique «palplanches en tunnel» a été choisie au Rond-Point
Biff pour respecter au mieux l’intérêt des riverains. Les circulations
piétonne et routière aux abords du
chantier ont en effet pu être maintenues pendant toutes les phases
de construction. Cette solution a
en outre permis d’éviter des rabattements de la nappe aquifère qui
auraient entraîné des désordres
dans les constructions avoisinantes.
2.4.3 Landscaping and the
environment
2.4.3 Aspects paysagers et milieu
naturel
Sheet piling is of course reminiscent of the region’s steel industry,
but also highlights the landscapes
and local natural landmarks preserved or promoted by compensatory measures (reafforestation,
preservation of outstanding biotopes, etc.).
Les rideaux de palplanches rappellent bien entendu l’activité sidérurgique régionale mais soulignent
également les paysages et les sites
naturels locaux préservés ou mis en
évidence par des mesures compensatoires (reboisement, préservation
de biotopes remarquables,...).
7
Die „Spundwandtunneltechnik“
wurde am Kreisverkehr von Biff
gewählt, um die Interessen der
Anrainer bestmöglich zu schützen.
Darüber hinaus bot sie die
Möglichkeit, Grundwasserabsenkungen zu vermeiden, die zu
Schäden an den benachbarten
Gebäuden geführt hätten.
Der Straßen- und Fußgängerverkehr am Rand der Baustelle
konnte während aller Bauphasen
aufrecht erhalten werden.
2.4.3 Landschaftliche Aspekte und
natürliche Umwelt
Die Spundwände rufen natürlich
die regionale Hüttenindustrie in
Erinnerung, aber sie unterstreichen
auch landschaftliche Schönheiten,
die anhand von Ausgleichsmaßnahmen (Aufforstung, Schutz
wichtiger Biotope usw.) erhalten
oder hervorgehoben worden sind.
2.4.4 Socio-economic
aspects
2.4.4 Aspects
socio-économiques
2.4.4 Wirtschaftssoziologische
Aspekte
One of the primary purposes of
the new infrastructure is to kindle
the region’s industrial fabric by
broadening the area in which
its enterprises can make their
presence felt, drawing people from
neighbouring countries, to the
area, and by inducing tourism in
the southern part of Luxembourg
which is called “Minette” because
the region is rich in iron ore
(“Minette” is the name of an iron
ore which is prevalent in this part
of Europe).
La nouvelle infrastructure favorise,
et c’est là un de ses buts premiers,
la dynamisation du tissu industriel
régional en élargissant les zones
de compétences de ses entreprises,
en drainant plus facilement les
échanges avec les pays limitrophes
et en développant de façon induite l’essor touristique de la
région sud du Luxembourg aussi
dénommée «Minette», de par ses
ressources minières.
Die neue Infrastruktur fördert –
und dies ist eine der wichtigsten
Zielsetzungen – die Ausbreitung
des regionalen Industriegeflechts,
indem sie die Einzugsgebiete der
hier niedergelassenen Unternehmen erweitert, den Handel mit
angrenzenden Gebieten erleichtert
und gleichzeitg den Tourismus im
südlichen Teil von Luxemburg fördert, der wegen des Bergbaus in
diesem Gebiet auch als „Minette“
(ein Eisenerz, das vor allem in
Luxemburg vorkommt) bezeichnet
wird.
8
LUXEMBOURG
➤
➤
➤
ESCH-SUR-ALZETTE
9
3.
Design
of the works
Conception
des ouvrages
Entwurfsgrundlagen
3.1 Geotechnical and hydrogeological characteristics
3.1 Caractéristiques géotechniques et hydrogéologiques
3.1 Geotechnische und hydrogeologische Merkmale
The ground comprises the
following layers:
Le sous-sol est constitué des
couches suivantes:
Der Untergrund besteht aus folgenden Schichten:
• a poor-quality layer made up
of muddy silt, peat, and clay.
In places, this is overlain by a
layer of landfill consisting
of mine tailings. The ground
is often waterlogged, and
subject to considerable
settlement.
• Une couche de mauvaise qualité
composée de limons vasards, de
tourbe et d’argile. Par endroits,
une couche de remblais, constituée de fragments de «Minette»
se superpose à ce complexe. Le
sol est souvent gorgé d’eau et
sujet à des tassements importants.
• Eine Schicht von schlechter
Qualität, bestehend aus
Schlamm, Torf und Ton.
Stellenweise liegt über dieser
Schicht eine Füllschicht, bestehend aus „Minette“. Der Boden
ist häufig stark wasserhaltig und
stellenweise stark verdichtet.
Thickness:
4 to 6 metres
Epaisseur:
4 à 6 m suivant les endroits
Dicke:
4 bis 6 m je nach Lage.
Pl: 0.5 to 1 MPa
E < 5 to 10 MPa
Pl: 5 à 10 bars
E < 50 à 100 bars
Pl: 5 bis 10 bar.
E < 50 bis 100 bar.
(PI: pressuremeter limit pressure)
• A layer of poor-quality gravel. It
is permeable, and contains mud
and clay.
Thickness:
I to 2 metres
Pl: 0.5 to 1 MPa
E < 5 to 10 MPa
• A layer of weathered marl
whose quality increases with
depth (less weathered at depth).
• Une couche de graviers de mauvaise qualité, perméable et
contenant des vases et de l’argile.
Epaisseur:
1à2m
Dicke:
1 bis 2 m
Pl: 5 à 10 bars
E < 50 à 100 bars
Pl: 5 bis 10 bar
E < 50 bis 100 bar
• Une couche de marnes altérées
dont la qualité augmente avec la
profondeur en fonction du
degré d’altération.
Thickness:
1 to 2 metres
Epaisseur:
1à2m
Pl < 5 MPa
E < 50 MPa
Pl < 50 bars
E < 500 bars
• The marl bedrock. Watertight,
good quality.
• Le substratum marneux étanche
et de bonne qualité.
Pl < 5 to 10 MPa
E approx. 100 MPa
Pl < 50 à 100 bars
E environ 1.000 bars
The permeability of the whole
diminishes with depth.
La perméabilité diminue avec la
profondeur.
With this lithological structure,
only deep foundations socketed
into the stiff marl could be envisaged for the various works.
Since the water table was between
• Eine Kiesschicht von schlechter
Qualität, wasserdurchlässig und
mit Schlamm und Ton versetzt.
Au vu de cette coupe, seules
les fondations profondes ancrées
dans les marnes raides étaient
envisageables.
10
• Eine Schicht von zersetztem
Mergel, dessen Qualität mit der
Tiefe zunimmt.
Dicke:
1 bis 2 m
Pl < 50 bar
E < 500 bar
• Dichter und qualitativ guter
Mergel.
Pl < 50 bis 100 bar
E ungefähr 1.000 bar
Die Durchlässigkeit nimmt mit
der Tiefe ab.
Angesichts dieses Querschnitts
kamen nur Tiefgründungen mit
Verankerung im stabilen Mergel in
Betracht.
Topsoil
Terre végétale
Mutterboden
Sheet piling
Palplanches
Spundbohlen
Landfill (mine tailings, silt)
Remblai (fragments de Minette-Limon)
Auffüllung
Sheet piling
Palplanches
Spundbohlen
Greenish muddy clay
Argile vasarde verdâtre
Schlammiger Ton
Sheet piling
Palplanches
Spundbohlen
Brown and grey clay and gravel
Argile brune et grise + graviers
Ton, braun + grau mit Kies vermischt
Weathered marl
Marne altérée
Verwitterter Mergel
Laminated black marl
Marne feuilletée noire
Mergel, schwarz, schieferförmig
Biff roundabout – Cross section
Coupe Rond-Point Biff
Querschnitt Kreisverkehr Biff
Foetz tunnel – Cross section
Coupe tunnel de Foetz
Querschnitt Tunnel Foetz
Sheet piling can be loaded by
several types of actions, making it suitable
not only for its traditional support functions,
but also for deep foundations.
Le rideau de palplanches est susceptible
d’être mis en charge par plusieurs types
d’actions lui conférant ainsi ses fonctions
classiques de soutènement, mais pouvant
également le faire agir comme
fondation profonde.
Spundwände können auf unterschiedliche
Weise belastet werden und erfüllen, je nach
Art der Belastung, die klassische Funktion
von Stützmauern oder von Tiefgründungen.
2 and 4 metres beneath the surface, it was necessary to carry out
excavations behind watertight
sheet piling. This sheet piling was
subsequently integrated into the
permanent works, principally for
economic reasons.
Le niveau de la nappe aquifère se
situant de 2 à 4 mètres sous le terrain naturel, il a été nécessaire de
réaliser les travaux de terrassements des ouvrages en déblais à
l’abri de rideaux étanches. Ceux-ci
ont, par la suite, été intégrés dans
les structures finales pour des raisons essentiellement économiques.
Der Grundwasserspiegel liegt 2 bis
4 Meter unter dem natürlichen
Erdboden, was die Durchführung
der Arbeiten im Schutz einer wasserdichten Spundwand erforderte,
die aus wirtschaftlichen Gründen
in die fertige Struktur integriert
werden musste.
11
3.2 Actions on the sheet piling
3.2 Kräfte auf die Spundwände
3.2 Actions sur l’écran
Load applied
Charge portante appliquée
Abgesetzte Lasten
Height
Hauteur
Höhe
Structure
Ouvrage
Bauwerk
Sheet piling (m)
Soutènement (m)
Stützwand (m)
Water (m)
Eau (m)
Wasser (m)
Biff roundabout
8.5
5.25
Rond-Point Biff
8,5
5,25
Kreisverkehr Biff
8,5
5,25
Foetz interchange
9
5
Echangeur de Foetz
9
5
Autobahnkreuz Foetz
9
5
Ehlerange tunnel
8
4.75
Tunnel d’Ehlerange
8
4,75
Tunnel von Ehlerange
8
4,75
Structure
Ouvrage
Bauwerk
Reaction (kN/m)
Réaction (kN/m)
Reaktion (kN/m)
Biff roundabout
Rond-Point Biff
Kreisverkehr Biff
530
530
530
Foetz interchange
• central support
• abutments
609
310
Echangeur de Foetz
• appui central
• culées
609
310
Autobahnkreuz Foetz
• Mittelstütze
• Widerlager
609
310
Ehlerange tunnel
Tunnel d’Ehlerange
Tunnel von Ehlerange
550
550
550
3.2.1 Earth pressure, surcharges,
and water level
3.2.1 Poussées des terres,
surcharges et niveau d’eau
3.2.1 Erddruck, Verkehrslast und
Wasserdruck
Since the sheet piling was driven
from the surface, earth pressure
came into play as soon as excavation of a tunnel approach, underpass, etc. began.
L’écran étant battu depuis la
surface du sol, la poussée des
terres s’exerce dès le commencement de l’excavation d’une trémie,
d’un passage inférieur, ou autre
ouvrage en déblais.
Da die Spundwand von der
Bodenoberfläche aus eingerammt
wird, wirkt der Erddruck ab Beginn
des Aushubs einer Grube, einer
Unterführung usw.
Access roads sometimes ran along
the top edge of the sheet piling,
inducing additional thrust. During
the works only surcharges resulting from construction plant were
taken into consideration.
Des voies d’accès longent parfois
les rideaux induisant des poussées
supplémentaires sur celui-ci.
Durant les travaux, seules les surcharges provenant des engins de
chantier ont été prises en compte.
12
Gelegentlich führen Zufahrtsstraßen an den Spundwänden entlang und ziehen zusätzlichen Druck
auf diese Spundwände nach sich.
Während der Arbeiten wurden nur
Verkehrslasten der Baustellenfahrzeuge berücksichtigt.
Since the water-table was close to
the surface, hydrostatic pressure
in the ground was applied over
practically the total depth of the
sheet piling. To prevent boiling,
the piling was driven into the
sound and watertight marl which
thus acted as a bottom strut. The
sheet piling and the bottom of
the excavation (marl) thus kept
water out during construction,
and will continue to do so during
the service life of the structures
(the watertightness of the
structures is dealt with elsewhere).
La nappe étant proche du niveau
du terrain naturel, la pression
hydrostatique de l’eau dans le terrain s’applique pratiquement sur la
hauteur totale du rideau. Pour éviter le phénomène de renard et
constituer l’appui inférieur, I’écran
est descendu jusqu’aux marnes
étanches de bonne qualité mécanique. De cette façon, I’écran et le
fond de la fouille font barrage à
l’eau en phase de construction et
en service (l’étanchéité de la
construction est traitée un peu
plus loin).
3.2.2 Vertical loading
3.2.2 Charges verticales
In the tunnels and bridges (Biff,
Foetz, Ehlerange) the sheet piIing
was designed to withstand the
loading from the deck and the
service loads on it. Applicable
regulations – particularly Fascicule
67 Titre V, ”Justification of deep
civil-engineering foundations
made from H beams and steel
sheet piling under axial loading”
– served as a basis for design
calculations. The vertical load is
applied along the plane of the
sheet piles by means of a reinforced-concrete capping beam.
Dans les ouvrages de franchissement (Biff, Foetz, Ehlerange), les
rideaux de palplanches ont été
dimensionnés pour supporter,
seuls, les éléments de couverture
et les charges de services agissant
sur celle-ci. Les bases de calculs
sont données par les réglementations en vigueur, notamment dans
le Fascicule 62 Titre \/. La charge
verticale est appliquée dans le plan
du rideau par l’intermédiaire d’une
poutre de couronnement en béton
armé.
This load can also be slightly
eccentric; this is the case when a
distribution slab is corbelled out
from the capping beam.
Cette charge peut étre légèrement
excentrée. C’est le cas lorsqu’une
console est disposée le long de la
poutre de couronnement afin d’y
appuyer une dalle de répartition.
3.2.3 Accidental actions
3.2.3 Actions accidentelles
Crashes into bridge piers can be
front-on or side-on (French regulations specify loading of 100 and
50 tonnes respectively). A reinforced-concrete fender protects
the bottom of each pier.
Dans le cas des piles de ponts, un
choc accidentel peut s’appliquer
frontalement ou latéralement (le
règlement français prescrit respectivement 100 tonnes et 50 tonnes).
Un massif de protection en béton
armé protège alors l‘extrémité de
la pile.
For the abutments, a vehicle
restraint barrier (Ehlerange, Biff)
or a kerb-stopper (Foetz) limit
side-on crashes.
Dans le cas des culées, une glissière
de sécurité (Ehlerange, Biff) ou un
chasse-roues (Fœtz) limite les
impacts latéraux.
Da sich der Grundwasserspiegel in
der Nähe der natürlichen
Geländehöhe befindet, wirkt sich
der hydrostatische Druck des
Wassers im Erdreich praktisch auf
die gesamte Höhe der Spundwand
aus. Um einen hydraulischen
Grundbruch zu vermeiden und ein
unteres Auflager zu schaffen wird
die Spundwand bis zu den wasserdichten Mergeln mit ihren guten
mechanischen Eigenschaften abgesenkt. Auf diese Weise bilden die
Spundwand und der Boden der
Baugrube in der Bau- und in der
Betriebsphase eine Wassersperre
(von der Wasserdichtigkeit des
Bauwerks wird später noch die
Rede sein).
3.2.2 Vertikale Belastungen
Bei den Überquerungsbauwerken
(Biff, Foetz, Esch) wurden die
Spundwände nur für das Tragen
der Deckelemente und der
Betriebslasten ausgelegt, die auf
diese Deckelemente einwirken. Die
Berechnungsgrundlagen wurden
den geltenden Verordnungen entnommen, insbesondere dem
französischen Fascicule 62 Titre V.
Die vertikale Belastung wird auf
die Spundwand über einen
Deckträger aus Stahlbeton übertragen.
Die vertikale Belastung kann leicht
exzentrisch ausgeübt werden. Dies
ist der Fall, wenn entlang des
Deckträgers eine Konsole angeordnet ist, um als Unterlage für eine
Druckplatte zu dienen.
3.2.3 Belastungen durch Unfälle
Bei den Pfeilern ist ein seitlicher
oder frontaler Aufprall möglich
(die französischen Verordnungen
schreiben eine Belastbarkeit von
100 bzw. 50 Tonnen vor). Das Ende
des Pfeilers ist durch einen
Stahlbetonkörper geschützt.
Bei den Widerlagern begrenzen
eine Leitplanke (Ehlerange, Biff)
oder ein Prellstein (Esch) den
seitlichen Aufprall.
13
TIE BACK ZONE
STRUT ZONE
STRUT ZONE
TIE BACK ZONE
ZONE DE TIRANTS
ZONE DE BUTTONNAGE
ZONE DE BUTTONNAGE
ZONE DE TIRANTS
STRECKE MIT
STRECKE MIT
VERANKERUNGEN
ABSTÜTZUNGEN
ROUNDABOUT TRAFFIC
ROND-POINT BIFF
KREISVERKEHR
MOTORWAY
VOIE RAPIDE
AUTOBAHN
TUNNEL
MARL LEVEL
NIV. SUP. MARNE
OBERKANTE MERGEL
STRECKE MIT
STRECKE MIT
ABSTÜTZUNGEN
VERANKERUNGEN
MOTORWAY
VOIE RAPIDE
AUTOBAHN
COMPACT MARL
NIV. SUP. MARNE
COMPACTE
FESTER MERGEL
Longitudinal profile – Biff roundabout
At tunnel approaches the sheet
piling rises above the reservation
between the cutting and the sliproad, serving as a parapet for
pedestrians and also as a vehicle
stop. A reinforced-concrete stitching beam is cast at the top of the
sheet piling to distribute the forces
resulting from a crash. By serving
as coping, the stitching beam also
enhances the appearance of the
sheeting.
Profil en long – Rond-Point Biff
Dans le cas des trémies, I’écran
monte plus haut que le terre-plein.
Il sert alors de garde-corps et également de barrière infranchissable
à tout véhicule fou. Un «cordon»
en béton armé est coulé en tête
de rideau pour répartir l’effort
provenant du choc. Ce cordon
a également un rôle esthétique
en couronnant l’écran.
14
Längsschnitt Tunnel Biff
Bei den Einfahrten steigt die
Spundwand höher als der Grünstreifen an. In diesem Falle dient
sie als Brüstung und auch als unüberwindliches Hindernis für außer
Kontrolle geratene Fahrzeuge. Die
Spundwand endet oben in einem
Stahlbetonholm, um Stoßeffekte
zu verteilen. Dieser Betonholm
erfüllt darüber hinaus auch noch
eine ästhetische Funktion als obere
Begrenzung der Spundwand.
3.3 Sheet piling support
3.3.1 Soil support
3.3 Appuis de l’écran
3.3.1 Appuis dans le sol
3.3
The penetration of the sheet piles
is determined in accordance with
the geotechnical characteristics of
the ground and the horizontal
and vertical loading effects to be
taken into account. In most cases,
the sheet piles were driven 50 cm
into the sound marl in order to
ensure watertightness at the
cut-off.
La fiche des palplanches est déterminée en fonction des caractéristiques géotechniques du sous-sol
ainsi que des sollicitations horizontales et verticales à reprendre.
Dans la plupart des cas, les rideaux
sont descendus de 50 cm dans les
marnes saines, de manière à assurer l’étanchéité en pied.
Die Rammtiefe der Spundbohlen
wird im Hinblick auf die geotechnischen Eigenschaften des
Untergrundes sowie die aufzunehmenden horizontalen und
vertikalen Kräfte festgelegt.
In den meisten Fällen werden die
Spundwände 50 cm tief in den
gesunden Mergel abgeteuft, um
die Dichtigkeit am Fuß des
Bauwerks zu gewährleisten.
3.3.2 Ancrages et butons
Abstützungen der
Spundwände
3.3.1 Bodenauflager
3.3.2 Anchors and struts
Depending on the type of
structure (bridge, tunnel, tunnel
approach, retaining wall, etc.)
and the construction phases,
support is provided by slabs,
active anchors, or steel beams.
Suivant l’ouvrage (pont, tunnel,
trémie, soutènement...) et les
phases d’exécution, les appuis sont
réalisés par des dalles, des
ancrages actifs ou des poutrelles
métalliques.
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3.3.2 Verankerungen und Streben
Je nach Bauwerk (Brücke,Tunnel,
Zufahrt, Stützmauer usw.) und
Ausführungsphasen besteht die
Abstützung aus Ankerplatten,
aktiven Verankerungen oder
Stahlträgern.
In the case of a bridge or tunnel,
the deck acts as a top strut. The
deck is poured on formwork laid
on the ground, and the ground is
excavated beneath it. The slab
poured at the bottom of the excavation constitutes the bottom strut
and balances out uplift pressure.
For approach works, the visible
part of the sheet piling is held
back by one or more levels of active (prestressed) anchors which
mobilize the reaction of the soil by
means of grouted anchorages in
the stronger strata. When the
height clearance so allows, steel
beams may be used as temporary
and permanent struts instead of
tying the sheet piles back with
anchors. Waling distributes the
point loads of the anchors or struts
uniformly across the sheeting. At
the bottom, the invert braces the
sheeting in the same way as for
bridges and tunnels.
In the special case of the Foetz
pumping station, steel beams were
used as temporary struts during
excavation, and were replaced by
reinforced-concrete slabs acting as
permanent struts.
Dans le cas d’un pont ou d’un
tunnel, la dalle de couverture fait
office de buton supérieur. On
procède au bétonnage de celle-ci
sur un coffrage posé au sol.
L’excavation s’effectue alors sous la
dalle, «en taupe». Le radier coulé
en fond de fouille réalise l’appui
inférieur de l’écran et de plus,
équilibre les sous-pressions.
Dans le cas d’une trémie, le rideau
est maintenu dans sa partie visible
par un ou plusieurs niveaux d’ancrages du type actifs (précontraints)
qui mobilisent la réaction du sol à
partir d’une injection pratiquée
dans les couches résistantes.
Lorsque le gabarit de circulation le
permet, des poutrelles métalliques
utilisées comme butons peuvent
remplacer cet ancrage en phase
provisoire comme en phase
définitive. Une lierne répartit de
façon uniforme sur l’écran les
efforts ponctuels d’ancrage ou
de butonnage. En pied, le radier
fonctionne comme dans le cas
des ponts et des tunnels.
Dans le cas particulier de la
station de pompage de Foetz,
des poutrelles métalliques ont
servi de butons provisoires lors
de la fouille, puis ont été
remplacées par des butons
définitifs constitués par des
dalles en béton armé.
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Bei einer Brücke oder einem
Tunnel dient die Deckplatte als
obere Abstützung. Das Betonnieren erfolgt anhand einer ebenerdigen Verschalung. Der Aushub
erfolgt sodann unter der fertigen
Platte. Die Fundamentplatte, die
am Boden der Baugrube gegossen
wird, bildet die untere Abstützung
der Spundwand und gleicht darüber hinaus den Bodenauftrieb aus.
Bei einer Zufahrt wird die
Spundwand in ihrem sichtbaren
Bereich durch eine oder mehrere
Ankerlagen gehalten, die die
Bodenreaktion anhand einer
Injektion in die widerstandsfähigen Schichten mobilisieren. Wenn
es die Straßenbreite erlaubt, können diese Verankerungen in der
Bauphase und in der Endphase
durch Stahlträger ersetzt werden,
die als Streben eingesetzt werden.
Ein Betonholm verteilt die punktuellen Kräfte der Verankerung
oder Verstrebung gleichmäßig auf
die Spundwand. Am Fuß wirkt die
Fundamentplatte in gleicher Weise
wie bei den Brücken und Tunnels.
Im besonderen Falle der
Pumpstation von Foetz haben
Stahlträger als provisorische
Streben während der Aushubphase
gedient und wurden dann durch
endgültige Abstützungen in
Gestalt von Stahlbetonplatten
ersetzt.
3.4 Watertightness
3.4 Etanchéité
3.4 Abdichtung
Since the water table is close to
the surface, structures requiring
excavation have to counter water
inflow at the bottom and around
the edges of sheet piles.
La nappe phréatique étant proche
du niveau du sol, les ouvrages qui
font appel à une excavation
doivent s’affranchir des venues
d’eau sur leur périphérie et par le
fond.
Da sich das Grundwasser in der
Nähe der Erdoberfläche befindet,
müssen Bauwerke, bei denen ein
Aushub erforderlich ist, gegen das
Eindringen von Wasser seitlich und
von unten geschützt werden.
3.4.1 Etanchéité verticale
3.4.1 Vertikale Abdichtung
La nature argileuse du sol favorise
déjà le colmatage des serrures de
palplanches. Dans certains
ouvrages, I’étanchéité a pu être
renforcée grâce à l’application
d’un produit bitumeux dans les
serrures préalablement aux opérations de fonçage.
Die Tonhaltigkeit des Bodens
begünstigt bereits das Abdichten
der Schlösser. Bei manchen
Bauwerken konnte die Abdichtung
durch das Einbringen eines bitumenhaltigen Produkts in die
Schlösser vor dem Einrammen
gewährleistet werden.
3.4.1 Vertical watertightness
The clayey nature of the soil naturally favours sealing off of piling
interlocks. In some cases the
watertightness of joints was reinforced by applying a bituminous
product to the interlocks before
driving.
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In addition, in particularly sensitive
places, the visible part of the interlocks was given special treatment
to eliminate any leaks or seepage
which could quickly detract from
the appearance of the works: once
the piles were in place, a bent
steel strip was welded over the
interlock.
De plus, aux endroits sensibles, certaines dispositions ont été adoptées au niveau de la partie visible
des serrures pour éliminer toutes
fuites ou suintements rapidement
préjudiciables à l’esthétique des
ouvrages. C’est ainsi qu’après mise
en place des barres, un plat métallique plié a été soudé devant les
serrures.
Darüber hinaus wurden bei den
Schlössern in den sichtbaren Teilen
der Spundwände Maßnahmen
gegen das Eindringen von Wasser
getroffen, da sich dies sehr schnell
negativ auf die Ästhetik der
Bauwerke auswirken würde. So
wurde nach dem Einrammen der
Bohlen ein Stahlblech über die
Schlösser geschweißt.
3.4.2 Etanchéité horizontale
3.4.2 Horizontale Abdichtung
L’étanchéité naturelle du sous-sol
constitué de marnes empêche, en
grande partie, les venues d’eau par
le fond de fouille. La fiche des palplanches a par ailleurs été calculée
de manière à éviter les phénomènes de renard.
Die natürliche Dichtigkeit des
Mergeluntergrunds macht das
Eindringen von Wasser durch
Umspülung des Fußes der Spundwand unmöglich. Die Rammtiefe
der Spundbohlenwurde im Übrigen
so kalkuliert, dass ein Durchsickern
vermieden wird.
3.4.2 Horizontal watertightness
The natural watertightness of the
marl bedrock largely eliminates
any risk of water inflow from the
bottom of the excavation. In addition, the penetration of the piles
was calculated to avoid any
boiling.
For some structures, the joint between the sheet piles and the bottom slab was made watertight by
clamping a membrane in the bottom slab between two horizontal
steel strips, one of which was
welded to the piles.
Dans certains ouvrages, l’étanchéité de la connexion entre le
rideau de palplanches et le radier
a été obtenue par pinçage d’une
membrane placée dans le radier
entre des plats d’acier horizontaux
dont l’un est soudé aux palplanches.
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Bei einigen Bauwerken wurde die
Dichtigkeit der Verbindung zwischen den Spundwänden und der
Fundamentplatte durch Einlegen
einer Dichtungsmembrane in die
Fundamentplatte erreicht. Diese
wurde zwischen zwei horizontalen
Stahlplatten befestigt, von denen
eine an die Spundwände angeschweißt wurde.
3.5 Coating of sheet piles
3.5 Revêtement des palplanches
3.5 Beschichtung der Spundwände
The visible faces of sheet piles
were painted for purely aesthetic
reasons: in this sort of surface
structure, corrosion is practically
negligible.
Les faces apparentes des palplanches ont été mises en peinture
pour des raisons purement esthétiques. En effet, la corrosion dans
ce genre d’ouvrage aérien est pratiquement négligeable.
Die sichtbaren Seiten der
Spundwände wurden aus ästhetischen Gründen angestrichen.
Tatsächlich ist die Korrosion bei
dieser Art von oberirdischen
Bauwerken unerheblich.
Citons par exemple le traitement
appliqué dans le cas de l’échangeur de Foetz:
Hier zum Beispiel die
Oberflächenbehandlung im Falle
des Autobahnkreuzes von Foetz:
• décapage par projection
d’abrasif DS 3
• une couche de primaire
époxy-zinc: 40 µm
• une couche intermédiaire en
époxy oxydé de fer micacé:
100 µm
• une couche de finition polyuréthanne: 40 µm RAL 3000.
• Entrosten mit Schleifmittel DS3,
• eine Schicht Epoxid-ZinkGrundierung: 40 µm
• eine Zwischenschicht aus glimmerhaltigem Epoxid-EisenoxidLack: 100 µm
• eine Polyurethanlackschicht:
40 µm, Farbton RAL 3000.
As an example of the process
applied, the Foetz interchange
sheet piling was treated as follows:
• DS 3 grit blasting
• 40 µm-thick coat of epoxy-zinc
primer
• 100 µm-thick coat of micaceous
iron oxide epoxy undercoat
• 40 µm-thick RAL 3000 polyurethane top coat.
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4.
Driving
The sheet piles were driven with a
60-tonne centrifugal force, 35 Hz
vibrohammer.
In some difficult sections, holes to
diameters of up to 40 cm were
drilled on the interlock axes.
Where bearing capacity was
required, a diesel hammer was
used for the last few decimetres
of the drive.
5.
Mise en œuvre
Les palplanches ont été foncées à
l’aide d’un vibrateur de 60 tonnes
de force centrifuge et 35 Hz de
fréquence.
En certains endroits difficiles, des
préforages de diamètre variable
pouvant aller jusqu’à 40 cm ont
été effectués dans l’axe des
serrures.
Là où une capacité portante était
recherchée, un marteau diesel a
été utilisé sur les derniers décimètres d’enfoncement.
Einbau
Die Spundwände wurden anhand
eines 60-Tonnen-Vibrators mit
35 Hz Frequenz abgesenkt.
An problematischen Stellen
wurden Vorbohrungen mit
verschiedenen Durchmessern
von bis zu 40 cm in der Achse
der Schlösser niedergebracht.
Dort, wo vertikale Tragfähigkeit
angestrebt wurde, wurde ein
Dieselhammer zum Absenken der
letzten Dezimeter verwendet.
Conclusion
Conclusion
Schlussbemerkung
The “Southern Motorway” is a
modern project in which aesthetics
was a major objective. The fexibility and speed of implementation of
the sheet piling solution enabled
this objective to be attained by
reducing construction times to the
utmost while at the same time
cutting costs.
La «Collectrice du Sud» est un
ouvrage moderne où l’esthétique
était un objectif majeur. La souplesse d’utilisation et la rapidité de
mise en place de la technique palplanches a permis de réaliser cet
objectif en réduisant les délais
d’exécution au maximum et en
limitant les coûts.
Die „Südautobahn“ ist ein modernes Bauwerk, bei dem die Ästhetik
von herausragender Bedeutung
war. Der flexible und schnelle
Einsatz von Spundwänden hat
die Verwirklichung dieses Ziels
mit Reduzierung der Ausführungsfristen auf ein Minimum und
mit erheblicher Kostensenkung
ermöglicht.
20
1
Some references
in roadworks
1. Baratte interchange – Nevers (France)
2. Underpass – Angoulême (France)
3. Interchange – Bremen (Germany)
4. Noise barrier – Carling (France)
2
Quelques références
d’ouvrages routiers
1. Echangeur de la Baratte – Nevers (France)
3
2. Trémie routière – Angoulême (France)
3. Echangeur – Bremen (Allemagne)
4. Ecran acoustique – Carling (France)
4
Einige Referenzbeispiele
aus dem Straßenbau
1. Kreuzungsbauwerk – Nevers (France)
2. Straßenunterführung – Angoulême (France)
3. Kreuzungsbauwerk – Bremen (Deutschland)
4. Lärmschutzwand – Carling (France)
Sheet Piling
66, rue de Luxembourg
L - 4009 Esch-sur-Alzette (Luxembourg)
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