Dalles de Pavage en béton préfabriqué: Construites pour durer et s’installer rapidement

Par Adam Brodal, P.E.
Photos gracieuseté de Roman Stone Construction Co.

La Federal Highway Administration des États-Unis et le groupe de technologie et de mise en œuvre de l’AASHTO défendent les systèmes de revêtement en béton préfabriqué (PCPSS) dans le cadre de leur programme Highways for Life. Les PCPSS cadrent bien avec les objectifs du programme, qui sont de promouvoir des méthodes de construction qui réduisent la congestion routière, réduisent la durée du projet, augmentent la sécurité et produisent des réparations durables.

À propos des systèmes de revêtement en béton préfabriqué
Les PCPSS sont des traitements de réparation de chaussée à long terme les mieux adaptés aux zones à fort trafic qui ont un coût élevé pour les fermetures de voies pendant la construction. Tous les PCPSS comprennent des méthodes de production préfabriquée, de transport et de garantie que le panneau est correctement posé sur la plate-forme. Il existe des dalles articulées et non articulées ainsi que des systèmes précontraints et non précontraints.

Le plus grand avantage des PCSS est leur capacité à atteindre les objectifs d’atténuation de la circulation des municipalités. L’atténuation de la circulation est la capacité de réduire la détresse et les inefficacités causées par la congestion de la circulation et les retards que le public subit pendant la construction des routes. Le béton préfabriqué résout les problèmes d’atténuation de la circulation sur trois fronts. Premièrement, le temps total pour terminer le projet est réduit au minimum, car la majorité des travaux peuvent être effectués hors site dans les installations du précâteur. Deuxièmement, l’heure à laquelle la voie est hors service peut être programmée aux heures creuses, car les travaux de construction peuvent avoir lieu la nuit et la zone réparée peut être ouverte à la circulation pour la pointe du matin. Enfin, l’empreinte de construction est réduite au minimum. Les PCPSS exigent qu’une seule voie soit fermée sur les routes à deux voies, y compris l’accotement. Lorsqu’il y a plus de voies et qu’une voie intérieure a besoin de travaux, la voie intérieure et une voie adjacente doivent être fermées pour accueillir en toute sécurité l’équipement et les travailleurs. Dans les deux cas, le trafic peut continuer à circuler pendant que la réparation est en cours.

Le deuxième plus grand avantage de l’utilisation de PCPSS est la durabilité éprouvée du béton préfabriqué. Les PCP sont conçus pour durer, avec les mêmes critères que les nouvelles constructions en béton compacté au rouleau dont la durée de vie prévue est supérieure à 50 ans. La précision et la qualité du matériau proviennent des conditions contrôlées par l’usine de l’installation préfabriquée. L’inspection et les tests internes de contrôle de la qualité garantissent un produit de haute qualité. En outre, un produit de qualité est obtenu grâce à l’inspection par l’État du processus de préfabrication et aux tests sur le terrain du produit installé. Un PCPS est ensuite contrôlé en subissant une préqualification par l’agence d’État, généralement avec un test sur le terrain dans la cour du précaster.

À y regarder de plus près
La plupart des PCPS articulés utilisent une substance telle que le jointoiement ou l’injection de polyuréthane pour soutenir et niveler ou soulever les dalles. Un panneau typique a un double tapis de renfort en acier revêtu d’époxy. Les tailles typiques sont de 3,7 m (12 pi) de large et de 2,4 m (8 pi) à 12 pi de long. Les panneaux peuvent être fabriqués jusqu’à 6,1 m (20 pi) de long, voire plus.
Le processus de construction commence par la découpe de la zone de réparation de la chaussée existante. Un gabarit de coupe à la scie est généralement fourni à l’entrepreneur pour une mise en page précise.

L’équipe de construction enlève ensuite la chaussée endommagée pour accueillir la dalle de réparation. Dans certaines conceptions de PCPS, la plate-forme est préparée et nivelée de sorte que la dalle repose uniformément au niveau du sol à l’aide d’un coulis d’ingénierie. Dans d’autres conceptions, le sol de la plate-forme existante est laissé intact et la dalle repose initialement 1 po. (25 mm) plus bas que le grade, et une mousse d’ingénierie est utilisée pour élever la dalle au grade. La section réparée peut être ouverte à la circulation en 15 minutes.
Dans certaines conceptions de PCPS, des dispositifs de transfert de charge sont installés. Les LTD sont des connexions mécaniques en forme de goujons entre les dalles et sont nécessaires dans les chaussées préfabriquées articulées. Le temps imparti avant l’installation des LTD est dicté par la municipalité et dépend généralement du volume de trafic. En règle générale, la municipalité exige que les DLT soient installés le jour ouvrable suivant.

La méthode de retrofit des goujons DOT de l’État de New York, par exemple, nécessite une scie à ruban pour couper quatre joints dans chaque trajet de roue. Les nervures créées par la scie dans chaque joint sont martelées et la fente est nettoyée. Un 1,5 po. Un ensemble de barres en acier revêtu d’époxy (an LTD) de 38 mm de diamètre avec des chaises et des bouchons d’expansion est placé dans chaque fente et jointoyé pour un ajustement solide.

Injection de polyuréthane
Construction en pierre romaine Co. utilise une procédure d’injection de polyuréthane exclusive pour son système de voies romaines. Ce système permet de placer et de régler les dalles pour les niveler en un seul quart de travail. En utilisant l’injection de polyuréthane, presque aucune préparation de la plate-forme n’est requise. La dalle arrive sur le site avec des orifices d’injection percés en usine pour accueillir le polyuréthane.

Le polyuréthane est un polymère en deux parties qui durcit en quelques secondes et atteint sa résistance au travail en 15 minutes. Ce matériau aime la compression; plus la pression requise pour soulever la dalle est élevée, plus la résistance à la compression finale du polymère sera élevée. Les projets routiers utilisent généralement un 6 lb / po.3 (0,2 kg/cm3) mélange haute densité. Le polymère résiste aux intempéries au froid et à la pluie et est inerte pour l’environnement. Au fur et à mesure que le mélange se dilate, il s’étale généralement sur 1 m (3 pi) de diamètre, remplissant les vides et déplaçant l’eau sous la chaussée.

Spécifications des enchères
Les enchères peuvent être un obstacle avec les PCPSS en raison de l’utilisation de méthodes de réparation différentes et non habituelles. Un entrepreneur qui reçoit des offres sur un PCP peut avoir des éléments en dehors du travail du précâteur qui affectent le coût, tels que la coupe de scie pour les joints ou des exigences de classement sophistiquées. Par exemple, NYSDOT suit les prix des PCP avec un élément de paiement discret. Cet article comprend la dalle de béton et l’expédition. Tous les éléments requis pour les PCPSS ne sont pas inclus dans l’élément de paye, et différents systèmes ont des éléments requis différents. Cela peut rendre les comparaisons de coûts difficiles et les enchères alambiquées.

Au cours du processus d’appel d’offres, par exemple, nous avons rencontré un deuxième obstacle. Dans notre juridiction, l’État est enclin à utiliser la méthode de rénovation des goujons NYSDOT pour les joints de chaussée. Cette méthode a été un point d’achoppement, car il est coûteux de couper à la scie le grand nombre de joints. Un projet avec 100 dalles pourrait avoir 2 000 joints, et chaque joint doit être découpé avec un groupe de lames de scie. Plusieurs nouvelles méthodes d’assemblage axées sur la réduction des coûts sont en cours de développement. Une méthode étudiée avec les technologies de construction PNA consiste à développer un système de goujons à plaques, par opposition au système de goujons ronds, dans le but de maintenir les contraintes internes de la dalle à un niveau faible.

Les PCP gagnent rapidement en popularité dans plusieurs États, grâce à leur succès dans un certain nombre d’applications. Avec la Federal Highway Administration et l’AASHTO qui se tournent vers les PCPSS, on peut s’attendre à ce que le béton préfabriqué devienne courant pour la réparation des chaussées des autoroutes.

Adam Brodal, P.E., est ingénieur en chef chez Roman Stone Construction Co. Il a 10 ans d’expérience en béton préfabriqué et en tant que consultant en ingénierie. Formé et formé au Minnesota, Brodal travaille avec Roman Stone depuis janvier 2010. Roman Stone fournit à la grande région de New York son réseau routier romain de dalles de route en béton préfabriqué, de conduits, de caissons utilitaires souterrains et de barrières de circulation (voir Precast Inc. Nov.-Dec. 2010).

Barre latérale: Exemples de projets

Sunrise Highway
Sunrise Highway (Route 27) est la principale voie rapide le long de la rive sud de Long Island, dans l’État de New York. C’est l’artère principale pour se rendre aux destinations de loisirs estivales des Hamptons. Roman Stone, avec les entrepreneurs d’Ahern, a installé le système de voies romaines sur Sunrise Highway pour corriger les joints défaillants. La construction de la route a eu lieu en 12 jours. Un total de 35 dalles ont été installées sur la route 27 à Westhampton entre les sorties 62 et 63, pour un volume total de béton combiné de plus de 78 yd3 (60 m3). Les lieux de réparation étaient isolés et répartis sur une distance de 6,4 km (quatre milles) de chaussée. Les dalles ont été remplacées dans les deux voies, sur les routes en direction est et en direction ouest. Ahern s’est vu attribuer une fenêtre de travail de six heures par jour et a pu installer avec succès six à sept pièces par quart de travail avec une seule équipe.

La méthode actuellement utilisée pour vérifier la performance des trottoirs est le test du déflectomètre de poids tombant (FWD). Ce test mesure la capacité du joint à transférer la charge. Le LTD utilisé sur Sunrise Highway était la méthode de modernisation de la barre de cheville du NYSDOT. À deux moments distincts, les panneaux de ce projet ont été testés et les dalles ont bien fonctionné. L’objectif d’une efficacité de transfert de charge de 85 % ou plus a été atteint.

Autoroute de Long Island
Roman Stone a commencé un projet très médiatisé sur la voie rapide de Long Island. Le MENSONGE est l’épine dorsale de l’infrastructure pour plus de 5 millions d’habitants de Long Island et s’étend sur 113 km de Manhattan à Riverhead. La section en réparation a un volume de trafic quotidien moyen d’environ 200 000 véhicules par jour.
Ce travail a été conçu à l’origine pour du béton coulé sur place à haute résistance précoce. Cependant, ce projet se caractérisait par des contraintes de temps particulières et les ingénieurs de NYDOT, compte tenu d’une fenêtre de travail plus étroite, ont décidé que le béton préfabriqué était la meilleure option.

Les réparations commenceront par le meulage au diamant de la couche supérieure d’asphalte existante jusqu’à la chaussée en béton existante, puis le remplacement des zones endommagées. Le projet recevra ensuite une nouvelle couche supérieure d’asphalte. L’enquête originale comprend plus de 800 emplacements à réparer avec principalement des dalles préfabriquées de 8 pi x 12 pi (2,4 m x 3,7 m). Le projet utilisera également 10 pi (3 m) de long et 12 pi (3.7 m) dalles longues. L’étendue des réparations routières totalise huit milles (13 km) de route, quatre milles (6,4 km) dans chaque direction.

Roman Stone a commencé le projet LIE au début de 2011 et a accéléré la production ce printemps. Roman Stone produit actuellement 10 dalles par jour et prévoit d’augmenter la cadence de production à mesure que la saison de construction commence.

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