Tunnel préfabriqué pour convoyeur de minerais à la mine Lac Bloom à Fermont

A&J.L Bourgeois Ltée / Béton Bourgeois fût approché par la firme BBA ainsi que par Minerai de Fer Québec en 2021 afin de fournir une solution en matière de conception-réalisation d’une structure de tunnel pour convoyeur en béton préfabriqué. Nous devions à la fois tenir compte des paramètres et besoins techniques du client dans notre conception ainsi que trouver une manière efficace de fabriquer et de transporter les éléments préfabriqués jusqu’à destination, soit à Fermont dans le nord du Québec à plus de 1300km de notre usine de Contrecoeur.

Les défis liés à ce projet étaient divers:

La structure devait être en mesure de supporter des charges impressionnantes provenant de la pile de minerai qui serait entreposée par dessus mais aussi des charges de neige,de glace,de pluie ainsi que de divers équipements lourds tels qu’un chargeur sur roues ayant un poids d’opération de 42 000lbs et une pelle hydraulique. D’autre part, nous devions également tenir compte de différentes charges provenant de structures accrochées et suspendues aux parois à l’intérieur du tunnel. Il était question d’une conduite de dépoussiérage (850kg/m.cu charge vive), de « cable trays » (120Ibs/pi) et évidemment des éléments de la structure du convoyeur à minerais. Au total, notre tunnel devait être en mesure de supporter une charge de 160 kPa pondérée incluant le poids du béton … le tout installé avec une inclinaison de 10 degrés.(18%)

Notre partenaire en ingénierie LDA Services Conseils et notre équipe ont donc opté pour une structure en 2 éléments.soient des sections de semelles de fondations goujonnées surmontées de sections d’arches préfabriquées emboîtables. Les parois de fondations étaient d’une épaisseur de 550mm et ceux de l’arche 450mm. Le béton utilisé fût du 35Mpa C-1 avec un poids d’armature d’environ 650kg/m.cu. BOURGEOIS disposait d’environ 5 mois pour faire la conception, la fabrication et la livraison du tunnel.

Utilisation du béton 

L’étape de conception de la structure fût très importante dans ce projet. Afin d’adresser la contrainte de charge, l’arche du tunnel était de forme octogonale dans le but de répartir mieux la charge en sollicitant d’avantage les murs verticaux ainsi que la semelle de fondation. La préfabrication de ce genre d’éléments de tunnel est une approche à la fois innovante et performante pour différentes raisons évidentes telles que la rapidité d’exécution, la qualité des ouvrages et les économies de coûts.surtout en régions éloignées.

Dans le cadre de notre projet, nous avons su tirer profit de l’utilisation d’instruments tels que les thermocouples pour suivre et optimiser la performance de notre béton. L’enjeu de temps qui était au coeur de ce projet nous a poussé à trouver des solutions dans le but d’accélérer la production des éléments sans toutefois négliger la qualité de ceux-ci. Durant la période estivale, de la glace fût incorporée à notre béton suivit d’une cure à l’eau dans le but d’atteindre un maximum de résistance tout en évitant les fissurations et autres dommages structuraux. Notre mélange de béton, un 35Mpa C-1 superplastifié, nous a permis d’atteindre des résistances élevées à bas âge. Nous obtenions de manière systématique des résistances en compression de plus de 20Mpa à 24 heures et de plus de 28-30 Mpa à 48 heures. Ces résultats nous permettaient un décoffrage le lendemain et une manutention le jour d’après. Nous pouvions alors aisément fabriquer 3 sections en 5 jours. Ce type de mélange nous a permis d’atteindre des résultats à 28 jours de plus de 50Mpa.

Le pré-assemblage des armatures fût également une approche très productive dans ce projet car nous voulions éviter tout délais dans notre production. Un minimum de 2 cages d’armatures pré-assemblées devaient toujours être prêtes en avance. Une poutre de levage adaptée pour la manutention des cages d’armatures de manière stable et équilibré fût fabriquée. Des supports temporaires en guise de contreventements étaient installés sur les cages dans le but d’éviter des torsions et dommages à celles-ci lors du levage. Le tout fut un grand succès.

Un élément important et innovant de la conception de la structure fut la jonction des éléments de semelles entre elles dans le but d’adresser les contraintes, entre-autres, de gel-dégel ainsi que du tassement du sol en sous fondation. Un système simple de goujons-manchons fût adopté avec objectif de lier les sections entre elles. Les installateurs devaient alors remplir les manchons récepteurs d’une pâte de mortier dans le but de combler les vides autour des goujons pour consolider la structure. Cela s’est avérer une approche rapide, simple et efficace pour l’équipe d’installation qui devait également composer avec une pente descendante de 10 degrés (18%) sous la structure.

Étant donné notre conception en 2 éléments assemblés un sur l’autre, nous avons dès le début de la production procédé à un assemblage de plusieurs segments à l’usine dans le but de valider le bon emboitement des sections entre elles et ainsi éviter le maximum d’ajustement au chantier.

Utilisation de l’acier d’armature

Étant donnée la contrainte de temps avec laquelle nous devions planifier notre production dans ce projet, nous avons choisit de fonctionner en pré-assemblage de l’acier d’armature. Nous avons alors construit des gabarits en bois à proximité des moules pour permettre à notre équipe de ferrailleurs (AGF) de pré-assembler les cages d’armatures qui seraient ensuite déplacées et installées à l’intérieur des moules. La manutention s’effectuait à l’aide de notre grue et d’une poutre de levage adaptée. L’objectif était de toujours avoir une avance de 2 cages d’armatures pré-assemblées pour éviter tout retard ou délais dans nos planifications de bétonnages.

Des barres d’armatures supplémentaires installées temporairement à des endroits stratégiques de l’assemblage agissaient comme contreventement de la cage lors du levage et de l’installation. Cela nous permettait d’éviter toute torsion ou dommage sur cette dernière. Une fois manutentionnée à proximité du moule, ces barres temporaires étaient retirées. Les différents éléments de positionnement et recouvrement telles que les chaises de plastiques étaient déjà en place aux endroits appropriés dans l’assemblage dans le but de permettre une opération rapide et précise.

Cette approche de pré-assemblage permettait également aux ferrailleurs de AGF d’avoir un horaire stable sur le projet et de maximiser leurs déplacements. Lorsqu’une cage était terminée, on avait toujours la possibilité d’en débuter une autre. Le poids en acier de chacune des cages étaient de 2000kg pour les semelles et 2500kg pour les arches composées en grande majorité de barres 25M et 15M 400W sans revêtement (noires).