Description
Le projet « Schacht Konrad 2 » s'inscrit dans le cadre de l'initiative de grande envergure menée par la BGE visant à transformer une mine de minerai de fer désaffectée à Salzgitter en premier site de stockage définitif légalement agréé en Allemagne pour les déchets radioactifs de faible et moyenne activité. Le point de transfert des déchets radioactifs (appelé « Füllort », ou station de puits) se trouve à environ 850 mètres sous terre et constitue la plaque tournante centrale du transport : c’est là que les conteneurs de déchets arrivent avant d’être acheminés, via le réseau de galeries souterraines, vers les chambres d’enfouissement désignées. Pour rendre cela possible, l’ancienne installation minière fait l’objet d’une refonte en profondeur, avec de vastes installations de manutention en surface, une nouvelle tour de levage et un revêtement de puits renforcé qui doit répondre à des exigences strictes en matière de sûreté nucléaire. Sous terre, un élément prime avant tout : la stabilité des matériaux. Le béton armé scelle le revêtement des cavernes, forme les fondations des voies de transport et comble finalement tous les vides restants afin que les colis de déchets radioactifs soient confinés de manière permanente. Les travaux dans le puits sont réalisés par ARGE Schacht Konrad 2 (ASK 2), un consortium regroupant Redpath Deilmann GmbH et Thyssen Schachtbau GmbH, pour le compte de la BGE (Bundesgesellschaft für Endlagerung mbH, la Société fédérale pour le stockage définitif des déchets radioactifs).
Défis
Le coulage contre la structure existante du puits constitue ici le principal défi en matière de coffrage. De grandes parties des nouveaux revêtements et des fondations sont réalisées à l’aide d’un coffrage unilatéral contre un soutènement rocheux vieux de plusieurs décennies, où le coffrage et la structure existante doivent tous deux résister à la pression du béton frais. Les équipes d’ingénieurs savent calculer les charges d’un coffrage unilatéral, mais elles le font en intégrant des marges de sécurité pour pallier les inconnues, car l’évolution réelle de la pression exercée contre une structure existante ne peut être confirmée sur le chantier par un simple calcul.
- Coffrage unilatéral contre un soutènement rocheux existant : le calcul standard prend en compte le cas de charge, mais pas le comportement réel sous pression sur le chantier ; de plus, une erreur dans le débit de coulage constitue un risque direct pour le système de coffrage et pour une structure qui sert de voie d'accès principale au réseau de galeries du site de stockage.
- Risque lié à la qualité (vides) au niveau des interfaces : le béton doit recouvrir entièrement les armatures au contact du soutènement rocheux et du revêtement existants ; tout vide dans ces zones critiques constitue un défaut inacceptable dans un ouvrage de cette importance, d’autant plus qu’il n’est plus possible de procéder à une nouvelle vérification une fois le remblayage effectué.
- Une température élevée en profondeur : cela fait tout simplement partie de l'environnement de travail, au même titre que les espaces exigus et les longs trajets de transport caractéristiques de la construction souterraine
- Pas de réseau mobile sous terre : toute solution de surveillance qui repose sur une connexion permanente au cloud pour afficher des données en temps réel ne fonctionne pas ici
En résumé : les ingénieurs avaient ici besoin de deux éléments que les calculs standard et l'inspection visuelle ne pouvaient pas fournir entièrement : la pression mesurée du coffrage pour un coulage unilatéral contre une structure existante, et la vérification de la présence de béton pour garantir un résultat de haute qualité au niveau des interfaces critiques.
Solution et résultats
La direction du chantier a équipé les sections de coffrage critiques des systèmes PREMO et PHONO afin de remplacer les marges de sécurité calculées et l'évaluation visuelle par des données mesurées et vérifiées lors de la coulée.
- PREMOLa surveillance de la pression du béton a permis de mesurer en temps réel la pression effective exercée par le béton sur le coffrage, fournissant ainsi aux ingénieurs la courbe de pression réelle au fur et à mesure de son évolution par rapport à la structure existante, ainsi qu'une base de mesure pour ajuster la vitesse de coulage. La température des éléments a été enregistrée en parallèle à titre de référence et de paramètre de documentation.
- PHONO La détection du béton a permis de confirmer que le béton était bien présent là où il devait l'être, en particulier au niveau des interfaces avec le soutènement rocheux existant et le revêtement, là où le coffrage unilatéral rend toute vérification visuelle impossible, ce qui a permis aux ingénieurs de vérifier la couverture autour des armatures et des éléments encastrés directement à partir des données des capteurs.
- Hub et la solution Node a permis de rendre cela possible malgré l’absence de réseau mobile sous terre : les données des capteurs sont collectées localement par l’ Node , puis affichées en temps réel sur Hub, une tablette que les ingénieurs consultent directement sur le chantier. L’ Hub n’a besoin de remonter à la surface que périodiquement pour synchroniser les données stockées avec le cloud et l’application web à des fins de documentation, tandis que l’analyse en temps réel s’effectue entièrement hors ligne, là où la décision est prise.
Tout au long du coulage, l'équipe n'a cessé de se référer à l'Hub, non pas parce qu'elle doutait de son propre jugement, mais pour le recouper avec ce que révélaient réellement les données, et pour retrouver ce sentiment de certitude qui est si important à une telle profondeur sous terre.
Conjointement, les sites PREMO et PHONO ont fourni aux ingénieurs de chantier une image en temps réel et précise de la pression exercée sur le coffrage et de la présence de béton lors de la coulée, remplaçant ainsi les hypothèses fondées sur des marges de sécurité et les appréciations visuelles par un enregistrement de données spécifique à chaque coulée, par rapport à la structure existante, au niveau d'un portail qui sert de lien principal entre la surface et le réseau de tunnels du dépôt.
