Combattre l’érosion : comment l’OFROU protège les piliers de ses ponts

Sous le pont de l’Aar près de Wangen an der Aare, une force invisible est à l’œuvre : des tourbillons ont créé ce qu’on appelle un affouillement. À partir de mesures, de plongées et de modèles réalisés par l’EPFZ, l’OFROU prend des dispositions pour assurer une protection ciblée.

Le pont sur l’Aar près de Wangen an der Aare est un ouvrage majeur de la route nationale A1. Des dizaines de milliers de véhicules le traversent quotidiennement. Dans le cadre de l’élargissement à six voies de l’A1, l’attention s’est portée non seulement sur le trafic, mais aussi sur la rivière qui coule sous le pont. En effet, au niveau des piliers, un affouillement important, c’est-à-dire une profonde érosion du lit de la rivière, s’est formé au fil des ans.

Lorsque l’eau en mouvement rencontre un obstacle, un tourbillon se forme. Au niveau des piliers des ponts, le courant est détourné vers le bas, ce qui provoque la formation de tourbillons qui arrachent le sable et le gravier du fond de la rivière. L’eau creuse ainsi toujours plus profondément. Cet effet est particulièrement prononcé dans l’Aar, dont le fond est constitué de limon.

Ce phénomène a été examiné plus en détail dans le cadre de la planification de l’élargissement à six voies de l’A1. L’ampleur de l’affouillement n’était toutefois pas encore pleinement perceptible au début de la phase de conception. Seules des investigations supplémentaires ont permis d’y voir plus clair : le fond de l’Aar a été cartographié en détail au moyen de plongées, de robots sous-marins et de mesures 3D en haute résolution.

L’Aar a creusé un trou de plus de huit mètres de profondeur entre les piliers du pont, emportant environ 20 000 m³ de matériaux. Si l’érosion se poursuit, la stabilité des fondations du pont sera compromise.

Comprendre les courants pour limiter les risques

L’EPFZ a été impliquée afin de prévoir l’évolution future du courant et du sol. Le laboratoire de recherches hydrauliques a réalisé un modèle physique du cours de l’Aar à l’échelle 1:35, complété par des modèles numériques permettant d’observer l’évolution de l’érosion à long terme. Le modèle en question a également permis de reproduire de manière réaliste différents débits, épisodes de crue et états de construction.

Le modèle physique réalisé par l’EPFZ permet d’étudier l’affouillement à la hauteur des piliers du pont autoroutier au-dessus de l’Aar.

Les résultats ont clairement montré que le comblement complet de la fosse d’affouillement ne constituerait pas une solution durable. Au lieu de cela, il convient de stabiliser le lit de la rivière de manière ciblée. Un enrochement optimisé au fond de la rivière permettrait de limiter l’érosion et de dévier le courant de manière à soulager les zones critiques.

« Cet exemple montre que les risques naturels ne doivent pas être sous-estimés lors de travaux dans les cours d’eau. Il ne faut pas seulement tenir compte des événements ponctuels tels que les crues, mais aussi des processus invisibles et insidieux », explique Harry Fehlmann, ingénieur civil diplômé de l’EPFZ et membre de la direction de Bänziger Partner. « Il est donc important de procéder à des inspections régulières des ouvrages, y compris des parties immergées. À l’avenir, des appareils de surveillance modernes, tels que des drones sous-marins, seront de plus en plus utilisés à cet effet. »

Des travaux sans interruption de l’exploitation

L’élargissement du pont se déroule dans des conditions difficiles. Pendant la durée des travaux, l’A1 et la rivière restent en service. Trois voies supplémentaires seront aménagées sur un nouveau pont dont les piliers seront alignés avec ceux des constructions existantes.

« Le projet de Wangen an der Aare montre que des analyses minutieuses et une modélisation moderne contribuent à sécuriser les infrastructures à long terme, même là où des forces considérables agissent de manière invisible », explique André Grieder, chef de projet d’élargissement à six voies entre Luterbach et Härkingen.