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Les 50 ans d’aventures de X0003912 

Par: Joffre Grondin

Le barrage Sartigan, première version. Notez l’absence de mur de béton le long de la berge, sur la rive est. On peut percevoir un début d’érosion.

Le numéro X0003912 n’est pas celui d’un agent secret, mais celui du barrage Sartigan. Le dimanche 17 décembre 2017 marquait le 50e anniversaire de l’inauguration officielle du barrage Sartigan, le dimanche 17 décembre 1967. Béni par Jean Duval, curé de l’époque, en présence du maire Jacques Pinon, et de trois ministres, la population attendait ce barrage depuis longtemps. Il devait mettre fin aux menaces d’inondations annuelles, et régulariser le débit d’eau de la Chaudière. 

Le barrage a fort bien rempli son rôle, mais l’aventure ne faisait que commencer. Il faut savoir qu’au Québec, la majorité des barrages-poids en béton ont été construits avant les années 1970. En considérant que la durée de vie d’un barrage est estimée à environ 100 ans, la majorité des ouvrages en est maintenant à la moitié de leur vie utile1.

Tiré du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec. Barrage Sartigan en construction

Le béton n’est pas une matière aussi inerte qu’on pourrait croire. Des réactions chimiques se produisent. Au cours des ans, plusieurs imprévus sont survenus. Voici un résumé des aventures de X0003912.

Construction

Le barrage fut construit en 14 mois, au coût de 1 800 000 $, et les coûts furent assumés moitié-moitié par les gouvernements du Québec et du Canada, et c’est le Ministère des Richesses naturelles qui a eu la responsabilité de la surveillance des travaux. On peut trouver sous la rubrique TRAVAUX EN IMMOBILISATION, à la page 91 du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec, ici : ftp://ftp.mrn.gouv.qc.ca/Public/Bibliointer/Historique/MRiN67-68.pdf des photos, et des détails, comme le fait que 7 759,21 $ ont été nécessaires pour l’arpentage (page 97) et que « cet ouvrage en béton armé mesure 650 pieds de longueur et a une hauteur maximum de 55 pieds (16,76 m) ». Notons que de cette hauteur totale, une quarantaine de pieds est au-dessus du lit de la rivière.

Tiré du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec. Barrage Sartigan en construction

Il y est précisé que le but principal du barrage en amont de Ville Saint-Georges « est de mettre fin aux menaces d’inondations annuelles créées par l’échouement d’embâcles majeurs en aval de la même ville. À cet effet, il est muni de grilles spécialement conçues pour arrêter la progression des glaces dans le bief amont ».

Bief ! Vous avez dit bief !

(Le dictionnaire définit un bief comme « la portion d’un cours d’eau, d’un canal compris entre deux chutes, deux écluses, deux barrages. Le bief d’amont et le bief d’aval d’un barrage ».)

Tiré du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec. Barrage Sartigan en construction

« Au cours de la crue du printemps 1968, les résultats ont été encore meilleurs que ceux escomptés », se réjouit le rapport.

Autres données sur le barrage

— Type(s) d’utilisation : Contrôle des inondations, plus tard prise d’eau (municipale),

— Capacité de retenue : 3 532 860 m³

— Hauteur de la retenue : 10,3 m (33 pi 9 po)

— Type de barrage : Béton-gravité

— Niveau des conséquences : important

Tiré du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec. Barrage Sartigan en construction

— Superficie du réservoir : 68,4 ha

— Superficie du bassin versant : 3 070 km²

— Longueur de refoulement : 4 750 m

« Il venait d’avoir dix-huit ans »

Fin 1986, paraît un rapport de Marc-André Bérubé et Benoît Faucher, du Département de géologie de l’université Laval, dont le titre accroche l’attention : Le barrage Sartigan dans la Beauce (Québec), Canada : un cas type de détérioration du béton par des réactions alcalis-granulats.

Tiré du Rapport annuel 1967/68 du ministère des Richesses naturelles du Québec. Barrage Sartigan terminé en 1967

Cette photo, datant du 28 avril 2004, ne semble pas montrer de marques d’érosion de la rive Est. L’inondation éclair de 2006 semble avoir changé la donne.

Suite aux observations des ingénieurs du ministère de l’Environnement qui ont signalé d’importantes détériorations au barrage Sartigan, la firme d’ingénieurs Proulx et Giroux 1985 est mandatée par le Ministère pour examiner l’étendue des dégâts, d’expliquer les causes de cette détérioration prématurée et de fournir des recommandations précises sur les correctifs à apporter.

La firme Proulx et Giroux 1985 demande à Marc-André Bérubé et Benoît Faucher d’examiner si le phénomène de réactivité alcalis-granulats pouvait avoir joué un rôle dans cette détérioration.

La réponse est « oui ! »

Après examen, il ressort de cela qu’il y a eu phénomène de réactivité alcalis-granulats, ce qui veut dire que le ciment utilisé était à haute teneur en alcalis et a réagi chimiquement avec le granulat, c.-à-d. le sable. Reste l’eau. Est-ce que les matériaux étaient conformes aux normes ? La réponse est « oui ! » Le rapport est clair, tout s’est fait selon « les règles de l’art généralement appliquées à cette époque ».

État du barrage

Le rapport révèle que « la majorité des composantes externes et internes du barrage présentent divers signes de détérioration : importantes fissures transversales ou longitudinales à la surface des déversoirs… piliers… dalles du tablier… trottoirs… » On parle également d’une expansion du béton qui aurait causé un éclatement au niveau de certains joints ; fissure des murs, désalignement des murs de la galerie, et percolation importante de solutions laiteuses très riches en chaux.

En observant le Quai Pinon, construit à la même époque, on observe encore aujourd’hui (décembre 2017) une sorte percolation de solutions laiteuses. Serait-ce des réactions alcalis-granulats ?

Dans le cas du barrage, des fissures ont été obstruées avec un scellant à base d’époxyde, mais quelques mois plus tard on a constaté que les fissures étaient encore actives aux mêmes endroits qu’auparavant.

Pourquoi c’est arrivé ?

Le rapport révèle que trois conditions sont jugées nécessaires pour que de telles réactions se produisent dans un béton et elles sont réunies dans ce cas : l’utilisation d’un ciment à teneur élevée en alcalis, des conditions d’humidité élevée couplées à de fréquents cycles de mouillage-séchage et des granulats, la composition du sable, potentiellement réactifs.

Voyez les photos

Les détails d’analyses et de nombreuses photos illustrant l’état du béton en 1986 sont disponibles dans le rapport. Jetez un œil sur les photos : http://www.nrcresearchpress.com/doi/pdf/10.1139/l87-057

Peut-on réparer ?

« L’état des connaissances actuelles sur l’ensemble des mécanismes impliqués dans les réactions alcalis-granulats dans le béton ne permet pas de proposer une méthode susceptible de mettre fin de façon définitive aux processus de détérioration déjà amorcés dans une structure de béton affectée par ce problème », concluent les auteurs en 1986.

Conclusion 

Note triste des auteurs : « tout indique que le barrage Sartigan fut et est encore actuellement le site d’une réactivité alcalis-silice. Les cycles de mouillage-séchage et de gel-dégel auxquels sont soumises plusieurs composantes détériorées du barrage contribuent certes à accélérer leur détérioration. »

Note encourageante : « malgré cela, il semble bien que la stabilité du barrage ne soit aucunement en danger pour le moment. »

Les auteurs avouent cependant que « ce cas de réactivité alcalis-granulats dans le béton est l’un des plus spectaculaires qu’il nous ait été donné d’étudier jusqu’ici. »

Finalement, les ingénieurs de la firme Proulx et Giroux 1985 « ont recommandé la réparation de seulement quelques composantes du barrage, et d’attendre quelques années avant de savoir si le problème refait surface aux endroits traités. »

Débordement éclair de 2006

En octobre 2006, des pluies abondantes font déborder la rivière Chaudière. Les rives sont érodées. À la suite de cette crue exceptionnelle, des études ont été réalisées par le ministère du Développement durable, Environnement et Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC). En 2009, le ministère se dote d’un Plan de modernisation des barrages publics. En mars 2009, le ministère annonce la modernisation du barrage Sartigan et investit 22 millions $ pour la modernisation du barrage, soit plus de 10 fois le coût total de construction en 1966-67.

Ce sera la firme BSL Construction qui sera l’entrepreneur général des travaux. Débuté en 2010, l’échéancier initial de la firme BSL prévoyait la réouverture du barrage en mai 2012. Les travaux dureront finalement jusqu’en 2013.

Réparations diverses au cours des ans

« Cet ouvrage a subi de nombreuses modifications au fil des ans, à commencer par des réparations au système de chauffage de deux vannes mécanisées vers le milieu des années quatre-vingt. Une dizaine d’années plus tard, des travaux majeurs ont été effectués de nouveau sur les rainures des vannes.

Un mur de béton a été construit, en aval du barrage, côté Est

Quelques années plus tard, des blocs de béton ont été installés en amont du barrage afin de consolider l’ouvrage », nous informe Magalie Hurtubise dans le Magazine ConstAs Le magazine de l’Association des constructeurs de routes et grands travaux du Québec, porte-parole du génie civil et de la voirie québécois, de Juin 2015, Numéro 32, page 11.

Donc, réparations vers 1985, de nouveau vers 1995 et plus tard des blocs de béton « installés en amont du barrage afin de consolider l’ouvrage ». On peut facilement comprendre que l’érosion des berges ne datait pas de la veille et que les pluies diluviennes d’octobre 2006 ont été en quelque sorte les gouttes qui ont fait déborder le vase, sinon le barrage.

Malgré d’importants travaux de réfection et d’entretien dans les décennies précédentes, il faut mettre le barrage à niveau pour lui permettre de résister aux grandes crues.

Tout le côté Est, en aval du barrage a été dynamité pour refaire le mur qui penchait.

Travaux par BSL Construction

Phase 1 : solidifier les berges.

Le premier travail était de solidifier les berges érodées au cours des ans, ce qui voulait dire remplacer la terre par de la pierre. Le ministère a également profité de l’occasion pour refaire complètement le mur de soutènement situé en aval du barrage qui penchait en raison d’un manque d’armature.

Le 1er novembre 2010, un communiqué du ministère annonçait que « la première phase de renforcement des appuis du barrage étant complétée, le Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ) passe maintenant à la phase principale des travaux, soit l’augmentation de la capacité d’évacuation des vannes.

Vue hivernale de la reconstruction du mur en aval, côté Est

»

Phase 2 : un évacuateur de crue.

Il fallait augmenter la capacité d’évacuation du barrage. Revenons à l’article de Magalie Hurtubise qui cite l’ingénieure à la direction principale des barrages publics du Centre d’expertise hydrique du Québec, Grazia Toma.

« Lors des inondations de 2006, l’une des vannes en place n’a pas répondu aux commandes, ce qui nous a poussés à installer trois nouvelles vannes d’une capacité de 300 mètres cubes chacune pour parer les futurs imprévus de la nature ». Toujours selon l’ingénieure, toute la section Est du barrage a été démolie, à l’explosif, pour faire place à l’évacuateur de crue, composé de trois vannes automatisées.

L’imposant bâtiment abritant les nouvelles vannes.

« Le barrage comprenait auparavant onze déversoirs, deux vannes ainsi que deux ailes en béton en rive droite et en rive gauche. L’aile droite a été démolie puis remplacée par une nouvelle constituée de quatre piliers dans lesquels ont été installées les trois vannes automatisées », complète l’auteur.

Défi technique

Soulignons que la construction du batardeau, le barrage provisoire destiné à assécher une partie du cours d’eau pour exécuter les travaux, n’a pas été une tâche facile ; le bétonnage, fait en hiver, ne l’a pas été non plus.

Le « nouveau » barrage Sartigan, vu du côté Ouest.

Une vue du côté Ouest, prise en août 2017, montrant les deux murs de soutènement en aval du barrage.

Finalement, la prise d’eau qui alimente la ville a dû être placée en amont du barrage durant les travaux.

Les nouvelles vannes, vues du côté Est, en aval du barrage.

Voilà ! Longue vie au barrage Sartigan.

L’article de Magalie Hurtubise au complet est disponible ici : http://magazineconstas.com/wp-content/uploads/2017/03/CONSTAS-32-JUIN-2015.pdf

Le « nouveau » barrage Sartigan, une vue de l’Est

Vous pouvez également relire cet article d’André Garant paru sur le barrage Sartigan : http://beaucemagazine.com/2016/05/27/le-barrage-sartigan-bientot-50-ans-1967-2017/

1 Mémoire de maîtrise de Karine Champagne, Spécialité : Mécanique des roches

CONTRIBUTION À L’ÉTUDE DES PARAMÈTRES DE RÉSISTANCE AU CISAILLEMENT DES BARRAGES EN BÉTON DU QUÉBEC, page 4

Faculté de génie Département de génie civil de l’université de Sherbrooke, Août 2012

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