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Le pont de Dammam, un projet stratégique en Arabie Saoudite


Capitale de la Province de l’Est et cinquième ville la plus peuplée d’Arabie Saoudite avec 4,1 millions d’habitants, Dammam est en pleine expansion démographique et industrielle. Située sur les rives du golfe arabo-persique, elle occupe une position stratégique entre l’Emirat du Bahreïn au sud, la ville industrielle de Jubail au nord et l’axe menant à Riyad à l’ouest. C’est une ville dynamique, siège de l’industrie pétrolière saoudienne.
Afin d’accompagner son développement, les autorités locales ont lancé un vaste programme d’amélioration des infrastructures routières entre Dammam et Khobar, les deux villes jumelles jouxtant Bahreïn.

Parmi ces améliorations, figurait la construction du pont de Dammam, un franchissement surélevé situé le long de la mer, au niveau de l’intersection entre la route de la Corniche (Coastal Road) et la route du Port (Port Road), une zone dont le trafic était en permanence paralysé par le passage de trains en provenance du Port.

L’ouvrage et sa conception


L’ouvrage se compose de 4 viaducs parallèles conçus de sorte que les deux tabliers centraux assurent la prise en charge du trafic principal de la Corniche dans chaque direction (North & South Major Bridges) et que les deux rampes adjacentes permettent l’accès à la route du Port.


Trois voies de circulation ont été prévues sur chaque pont, à l’exception de la rampe Sud qui n’est équipée que de deux voies. La largeur du tablier est en conséquence de 12,610 m et 10,360 m respectivement.  Le tablier est d’une hauteur constante de 3,0 m sur toute sa longueur. 17 voussoirs composent chaque travée typique de 55 m. Les voussoirs courants ont une longueur de 3,22 m. Les voussoirs sur pile ont quant à eux une longueur de 3,32 m. Le profil vertical de l’ouvrage atteint une pente longitudinale de 4% sur les tabliers centraux, et jusqu’à 6% sur les rampes d’accès. En plan, l’ouvrage est relativement rectiligne puisqu’il offre un rayon de courbure minimal de 1700 m. L’implantation des piles s’accorde avec le tracé de la voie ferrée, créant des longueurs de travées très variables, entre 16,40 m et 55 m.

Les accès au viaduc ont été prévus sur des remblais réalisés en Terre Armée® qui permettent de minimiser leur emprise et d’offrir un motif architectural élégant avec leurs parements en écailles.

L’ouvrage a été conçu par le bureau d’études Saudi Consolidated Engineering Company (Khatib & Alami) qui s’est orienté vers une solution en voussoirs préfabriqués et béton précontraint. Les travées sont équipées de joints de chaussée au droit de chaque pile et de précontrainte extérieure remplaçable. Des appuis à pot font l’interface entre la superstructure et les piles.  

L’Entreprise Générale choisie par Dammam Port Authority pour réaliser les travaux est la société saoudienne Al Yamama Company for Trading & Contracting (Al Yamama Co.).

Un éventail de prestations sur mesure


Freyssinet est intervenu sur ce projet en tant que spécialiste de la superstructure, depuis la préfabrication des voussoirs jusqu’à la pose des travées et leur mise en précontrainte. L’étendue de la prestation et sa nature ont été adaptées au contexte et aux attentes d’Al Yamama & Co. qui souhaitait un service sur mesure.


Freyssinet a mis à disposition une équipe de spécialistes pour concevoir et organiser l’aire de préfabrication des voussoirs. Quatre cellules de préfabrication ont  aussi été conçues, fabriquées puis livrées en Arabie Saoudite, afin d’y être assemblées et mises en route. Les opérations de réglage des coffrages (par l’intermédiaire d’un logiciel de contrôle géométrique de conception propriétaire) et de bétonnage ont été supervisées par ce même personnel.




Au-delà de la préfabrication, Freyssinet est intervenu également sur le front de pose des travées. Une poutre de lancement a été modifiée et mise à disposition pour le projet de Dammam. Cet équipement, qui avait été utilisée par le passé sur le projet de Sungai Prai en Malaisie, a nécessité une vérification complète de son dimensionnement, ainsi que la conception et la fabrication de composants neufs adaptés aux caractéristiques du projet. Cette technique de construction a été utilisée pour la première fois en Arabie Saoudite sur ce projet, et s’est avérée indispensable en raison de l’impossibilité de couper la circulation de la voie ferrée et de la route du Port pendant la construction. Les opérations de levage lourd et de lancement de l’équipement ont été encadrées par Freyssinet, tout comme l’installation de la précontrainte.




L’usine de préfabrication


L’usine de préfabrication des voussoirs était organisée en trois zones : la zone de préparation des cages d’armatures, la zone de bétonnage et la zone de stockage des voussoirs préfabriqués.


La première zone était dédiée à la découpe et au cintrage des armatures, ainsi qu’à leur assemblage dans des gabarits qui donnent la géométrie exacte de chaque type de voussoir. Ceci permet une fabrication systématique des cages de ferraillage. Cette zone était équipée de 2 grues à tour qui manipulaient les lots d’armatures livrés par camion. Un chariot élévateur d’une capacité 20 tonnes était également utilisé pour déplacer les cages d’armatures complètes vers la zone de bétonnage.

La zone de bétonnage comprenait quant à elle un espace pour la livraison du béton et des cages d’armatures, un espace pour les 4 cellules de préfabrication et un espace pour la finition des voussoirs. Cette zone était équipée d’une grue portique de 175 tonnes pour 25 m de travée se déplaçant sur rails, au-dessus des 4 cellules de préfabrication. Compte tenu du poids relativement élevé des voussoirs sur pile (151 tonnes) par rapport aux autres voussoirs (68 tonnes pour les déviateurs), il était opportun de prévoir également une zone de stockage permanent des voussoirs de piles sous ce portique.


La zone de stockage était disposée en continuité de la zone de bétonnage et offrait une capacité de stockage de 102 voussoirs. Cette zone permettait de disposer d’un stock tampon de voussoirs pour alimenter le front de pose en continu. Une grue portique de 80 tonnes de capacité pour 36 m de portée manipulait les voussoirs notamment pour les charger sur camion.

Des cellules de préfabrication pour voussoirs à trois âmes


La méthode de préfabrication mise en œuvre sur ce projet est la méthode dite des « joints conjugués ». Elle consiste à utiliser le voussoir précédemment coulé comme « contre-moule », de sorte que les faces de deux voussoirs adjacents soient toujours parfaitement complémentaires.
Cette méthode nécessite des coffrages spécifiques – cellules de préfabrication – qui permettent de préfabriquer le tablier de l’ouvrage voussoir par voussoir en suivant l’alignement horizontal et vertical imposé.

714 voussoirs composent les 48 travées de ce projet, en se déclinant par types comme suit :  

- 96 voussoirs de piles (VSP) ;

- 474 voussoirs standards, de longueur fixe à 3,22 m ;

- 96 voussoirs déviateurs, permettant la déviation des câbles de précontrainte extérieure ;

- 48 voussoirs médians, de longueur variable de 1,1 m à 4,0 m.


Afin de préfabriquer un maximum de voussoirs dans la même cellule, et pour éviter des déplacements chronophages de voussoirs fraîchement démoulés d’une cellule vers une autre, les cellules de préfabrication ont été conçues de manière standardisée :

-        1 cellule spécifique à la préfabrication des VSP ;

-        3 cellules qualifiées de « versatiles » pour préfabriquer indistinctement des voussoirs standards, déviateurs et médians.

Des composants amovibles et modulaires ont été conçus pour les cellules versatiles afin de pouvoir les convertir rapidement pour chaque type de voussoir. Cette organisation a permis un gain de temps important en pleine production, puisqu’elle concentrait chaque cellule sur la préfabrication d’une travée de bout en bout (à l’exception des VSP, qui sont coulés dans une cellule qui leur est propre).

Les coffrages ont été conçus et fabriqués par Freyssinet avec des exigences de qualité strictes et dans le respect des normes en vigueur. Des vérifications dimensionnelles et géométriques ont été réalisées tout au long de la fabrication des structures métalliques ainsi qu’un pré-assemblage complet avant expédition.

La singularité de cet ouvrage à section trapézoïdale, réside en la présence d’une âme centrale. Celle-ci requiert un système plus élaboré qu’à l’ordinaire avec la présence de coffrages intérieurs en deux parties qui doivent pouvoir se déployer dans un espace restreint lors de l’installation et se rétracter lors du démoulage. Une découpe spéciale des panneaux de coffrages, associée à une combinaison d’articulations, de vérins hydrauliques (ou mécaniques) et d’étais a permis de satisfaire l’ensemble de ces contraintes.

La méthode des joints conjugués a permis d’atteindre un cycle de préfabrication d’un voussoir standard par jour. La fabrication d’un voussoir de pile est plus longue, avec 3 jours/voussoir car elle nécessite l’installation des ancrages de précontrainte et le réglage des bossages d’appuis. Enfin, un voussoir déviateur était coulé tous les deux jours. Le travail est organisé en un poste, de jour l’hiver et de nuit l’été, afin de laisser le temps au béton de faire sa prise.


L’entrée en production de masse s’est faite rapidement grâce à l’automatisation des coffrages au moyen de systèmes hydrauliques. L’objectif de  20 voussoirs par semaine a été atteint après quelques semaines d’apprentissage. La préfabrication complète de l’ouvrage a pris 12 mois.

Une poutre de lancement remise à neuf


Les poutres de lancement utilisées sur les chantiers de pose de voussoirs préfabriqués sont généralement conçues sur mesure. Il est toutefois possible de les réutiliser avec une adaptation technique.

Dans le cas du projet de Dammam, la longueur et le poids des travées (1 165 tonnes pour 55 m de portée) ont constitué des contraintes de premier ordre, puisque qu’elles se situaient proches de la limite de pertinence de cette méthode de construction, dite « travée-par-travée ».


Ces données de base présentaient de fortes similitudes avec celles du viaduc de Sungai Prai en Malaisie (tablier de 1 500 tonnes pour 50 m de portée, levé partiellement en encorbellement), dont Freyssinet avait conservé la poutre de lancement. Différents aménagements ont alors été réalisés pour adapter cet équipement au projet de Dammam.


Ces aménagements ont notamment consisté en :

- un rallongement des poutres principales et des renforcements locaux pour satisfaire la nouvelle longueur de travée de 55 m ;

- la création d’un bracon fixé en console sur la pile;

- une augmentation de la capacité de levage du treuil, de 130 tonnes à 160 tonnes;

- un renforcement du système de déplacement longitudinal pour accommoder une pente de 6%.


La conception de ce nouvel outil a été réalisée par les équipes de Freyssinet en Thaïlande. Une analyse des risques a été intégrée à la phase de conception, afin d’identifier et rectifier d’éventuelles situations dangereuses. Cette étude a rassemblé le concepteur, le fabricant et l’utilisateur de l’équipement, ainsi qu’un expert Sécurité afin de passer en revue l’ensemble des opérations effectuées par l’équipement. Les conclusions ont été intégrées dans la conception générale et les méthodes de réalisation des travées.


Assemblage et essai de charge


L’assemblage de la poutre de lancement a tout d’abord été réalisé au sol. Un maximum d’éléments ont été préassemblés afin de pouvoir être levés par des moyens conventionnels et minimiser le travail en hauteur, facteur de risque important pour les opérateurs. L’opération la plus délicate de l’assemblage a rassemblé deux grues mobiles de 500 tonnes, utilisées en tandem pour lever une à une les deux poutres principales d’une longueur de 71,52 m sur leurs supports. Des éléments additionnels ont ensuite été assemblés en encorbellement, de manière à rétablir la longueur totale du lanceur de 127,35 m. L’assemblage s’est terminé par l’installation des contreventements, du treuil, des béquilles avant et arrière et enfin, du système de suspension des voussoirs.




Comme pour tout engin de levage, un essai de surcharge a été réalisé avant la première utilisation du lanceur. Cet essai statique, réalisé dans des conditions particulières de sécurité, consistait à charger la poutre de lancement 20% au-delà de la charge maximale d’utilisation, soit avec 4 voussoirs en plus des 17 voussoirs formant une travée de 55 m. Le treuil de levage a lui aussi été testé à 125% de sa capacité en statique et à 110% en dynamique avant de commencer la pose des travées.




La pose des travées


La pose des travées a été réalisée au cours d’un cycle d’une semaine (6 jours travaillés) en un poste simple. Ce cycle commence par une phase de levage où les voussoirs, livrés par camion, sont suspendus un à un à la poutre de lancement par l’intermédiaire de suspentes. Cela permet à la poutre de prendre sa déformée finale, avant de commencer à assembler les voussoirs les uns aux autres.




Les voussoirs sont ensuite assemblés au moyen d’une précontrainte temporaire après mise en place d’une colle époxy sur la surface des joints de voussoir. La travée ainsi constituée est toujours suspendue à la poutre de lancement, et doit être précontrainte de manière « permanente » pour devenir autoportante.

La précontrainte extérieure (16 câbles 27C15) a été réalisée selon une séquence bien particulière de transfert de charge qui accommode les différences de rigidité entre la travée en béton et la poutre de lancement en acier, afin d’éviter que la travée ne se cambre pendant l’opération. La travée ainsi précontrainte et supportée par les piles peut ensuite être déconnectée du lanceur.

L’équipement est enfin « lancé » sur la travée suivante en utilisant ses supports principaux équipés de roulières et des vérins pousseurs. Avant d’accoster sur la pile suivante, le lanceur atteint une déformée de près d’un mètre en encorbellement maximum. Les béquilles avant et arrière permettent de rattraper cette déflection et de relocaliser les supports principaux pendant le lancement. Ces opérations impliquent le déplacement de charges importantes et demandent une préparation minutieuse.

Des opérations spéciales


La séquence de construction du tablier impliquait aussi des opérations complexes avec une poutre de lancement de cette taille. L’équipement a dû être ripé transversalement, une fois arrivé à l’extrémité d’un ouvrage, d’une travée à l’autre directement adjacente. Les tabliers n’étant pas au même niveau, une procédure de vérinage était nécessaire afin de surélever l’engin de 1 000 tonnes d’une hauteur de 1,5m avant le ripage, et de le redescendre sur le tablier suivant une fois le ripage terminé.


Les opérations de pose ont pris fin en mars 2015, après 14 mois et demi de construction.

Une aventure humaine


La nature même des prestations réalisées sur ce projet a mené Freyssinet à constituer une équipe aux compétences diverses et complémentaires, tant en préfabrication, qu’en contrôle géométrique, levage lourd et précontrainte.

Quatorze personnes ont été mobilisées pour réaliser la préparation de chantier, la mise en place et les opérations courantes. Indiens, Malaisiens, Marocains, Tunisiens, Australiens, Canadiens et Français ont constitué une équipe pluriculturelle. Au-delà du challenge technique, ceci représente le plus bel achèvement réalisé sur ce projet.


Principaux intervenants :

- Propriétaire de l’ouvrage : Dammam Port Authority

- Entreprise générale : Al Yamama Company for Trading & Contracting

- Bureau d’études : Saudi Consolidated Engineering (Khatib & Alami)

- Consultant : AMO & Partners Engineering Co.

- Sous-traitant spécialisé: Freyssinet Menard Saudi Arabia


Chiffres clés :

- 48 travées

- 714 voussoirs préfabriqués

- 4 cellules de préfabrication

- 1 poutre de lancement de 1 000 tonnes

- 1 000 tonnes de précontrainte


Article publié dans la revue Travaux n°918

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