Renforcement par géosynthétique pour réparer avec succès un tronçon de voie ferrée

Aperçu

La subdivision de Rosetown de la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada (CN) relie Roskin Junction à Kindersley, en Saskatchewan. Entre 2009 et 2013, le tronçon de voie ferrée situé au point milliaire 63,65 a dû être soulevé et réaligné plus de 20 fois en raison du tassement de la voie ferrée causé par des conditions de sol de fondation extrêmement meubles et un drainage souterrain inadéquat. Cette partie de la voie ferrée se trouve sur un remblai bas, à environ 5 pi (1,6 m) au-dessus du niveau du sol naturel.

Défi

Les premières tentatives de travaux correctifs ont consisté à installer des drains à trois endroits, mais aucune amélioration n’a été constatée et la voie ferrée a continué à se tasser. Au cours de cette période de cinq ans, il a été prouvé que le sol de fondation de la voie ferrée s’était rompu et que des fines s’étaient accumulées dans le ballast. Il n’y avait pas de séparation entre le ballast et le sol de fondation. En outre, dans cette zone, les trains devaient circuler en permanence au ralenti afin d’éviter tout déraillement. Le sol de fondation argileux et limoneux a une capacité portante de 8,7 lb/po² (60 kPa) et une résistance au cisaillement non drainée de 2 lb/po² (15 kPa), ce qui correspond à un CBR inférieur à 1 %. L’objectif du projet était de reconstruire cette section de voie ferrée avec un renforcement par géosynthétique afin de fournir une épaisseur maximale globale de ballast et de sous-ballast d’environ 23 po (600 mm).

En 1920, Arthur Newell Talbot (professeur de génie municipal et sanitaire à l’Université de l’Illinois) a mis au point une méthodologie permettant aux concepteurs de déterminer l’épaisseur de la couche de fondation de la voie ferrée en fonction de la pression exercée à la base d’une traverse et de la contrainte admissible à l’interface entre le ballast et le sol de fondation. En utilisant cette approche, les ingénieurs concepteurs du CN ont déterminé que des couches de fondation de 47 po (120 cm) étaient nécessaires, ce qui était bien plus que ce qu’il était possible de construire sur ce site. Cela aurait nécessité une excavation importante du sol de fondation, ce qui n’était pas acceptable. Cette section aurait été constituée d’un ballast de 17 po (450 mm) et d’un sous-ballast de 30 po (750 mm).

Le personnel d’ingénierie du CN a demandé à Solmax de l’aider à développer une section transversale renforcée par un géosynthétique qui permettrait de réduire l’épaisseur du sous-ballast. En incorporant le géosynthétique MIRAFI^MD RS580i, un géotextile de renforcement en polypropylène tissé à module élevé, dans l’équation de Talbot, l’épaisseur du sous-ballast a été réduite à 8 po (200 mm). L’épaisseur totale du ballast et du sous-ballast avec deux couches de géosynthétique MIRAFI RS580i était de 26 po (650 mm). La première couche de géosynthétique MIRAFI RS580i était située à l’interface entre la couche de fondation et le tout-venant, et la seconde couche entre le matériau compacté du tout-venant et du sous-ballast. Le CN a adopté la solution de stabilisation avec le géosynthétique MIRAFI RS580i et a procédé à la remise en état de cette section de la subdivision de Rosetown.

Construction

À la fin du mois de juillet 2013, l’entrepreneur a enlevé les rails et les traverses sur les zones concernées. Ensuite, l’entrepreneur a installé la première couche de géosynthétique MIRAFI RS580i de 15 pieds (4,6 m) de largeur directement sur la couche de fondation en argile meuble, suivie de 15 à 23 po (400 mm à 600 mm) de matériau tout-venant. Une deuxième couche de géosynthétique MIRAFI RS580i a été installée sur le matériau tout-venant et 8 po (200 mm) de sous-ballast ont été installés sur le géosynthétique de renforcement. Puis, 18 po (450 mm) de ballast ont été posés sur le sous-ballast, après quoi l’entrepreneur a réinstallé les traverses et les rails de la voie ferrée.

Solution

En incorporant le géosynthétique MIRAFI RS580i dans le cadre du projet de remise en état de Rosetown, le CN a pu réparer avec succès une section de voie ferrée. Cette opération a été réalisée sans qu’il soit nécessaire de modifier la pente de la voie ou d’excaver l’ensemble de la zone de travail. Elle a également permis de réaliser des économies sur le coût et le transport de pierres de sous-ballast de 22 po (550 mm). L’ordre de limitation de la vitesse des trains a été levé le long de cette section, ce qui a permis d’améliorer l’efficacité du transport sur cette ligne de voie ferrée.

L’utilisation du géosynthétique MIRAFI série RSi pour le renforcement du ballast a permis d’améliorer les performances structurelles et fonctionnelles, d’augmenter la durée de vie de la conception et de réduire les besoins en matière d’entretien futur. Plus de dix ans après l’installation du géosynthétique MIRAFI RS580i pour atténuer le tassement de la voie ferrée du CN et assurer sa stabilité à Rosetown, la voie ferrée continue d’être fonctionnelle sans entretien supplémentaire.