1987-1991 : choix du tracé

Études préliminaires

Tracés des quatre projets de l'autoroute A75 aux environs de Millau

• « Grand Est »
• « Grand Ouest »
• « Proche de la RN9 »
• « Médiane »

Les études préliminaires visant à déterminer le tracé de l’autoroute pour franchir la vallée du Tarn sont confiées au CETE Méditerranée, service de l’État, et sont réalisées en 1988-1989. Elles aboutissent à la proposition de quatre options de tracés^[7],[8] :

• une option dite « grand Est » passant à l’est de Millau et franchissant à grande hauteur les vallées du Tarn et de la Dourbie par l’intermédiaire de deux grands ponts (portées de 800 à 1 000 m) dont la construction s'avère difficile. Bien qu’elle soit plus courte et plus favorable pour le trafic de transit, cette option est abandonnée car elle ne permet pas de desservir correctement Millau et sa région de façon satisfaisante puisqu’il faut utiliser la longue et sinueuse descente existante de La Cavalerie ;
• une option dite « grand Ouest », empruntant la vallée du Cernon et plus longue que la précédente d’une douzaine de kilomètres. Elle n’est pas retenue car elle présente des impacts importants sur l’environnement, notamment au droit des villages pittoresques de Peyre et de Saint-Georges-de-Luzençon et elle est plus onéreuse ;
• une option dite « proche de la RN9 » desservant bien Millau mais présentant des difficultés techniques et ayant un fort impact sur le milieu bâti existant ou projeté, également abandonnée ;
• une option dite « médiane » à l’ouest de Millau bénéficiant d’une assez large approbation locale mais présentant des difficultés de réalisation d’ordre géologique, notamment au niveau du franchissement de la vallée du Tarn. Les investigations des experts concluent à la possibilité de les surmonter c'est donc celle-là qui sera choisie.
• Puis cinq options de viaducs vont être proposées, c'est celui à haubans qui sera retenu.

Cette dernière option est choisie par décision ministérielle le 28 juin 1989^[9]. Il faut encore choisir entre deux familles de solutions locales pour franchir le Tarn^[10] :

• une famille « haute », faisant appel à un viaduc de 2 500 m passant à plus de 200 m au-dessus du Tarn ;
• une famille « basse », descendant dans la vallée, franchissant le Tarn grâce à un ouvrage de 600 m puis atteignant le Larzac par un viaduc de 2 300 m prolongé par un tunnel.

Après de longues études et des consultations locales, la famille « basse » est abandonnée, notamment parce que le tunnel aurait traversé une nappe phréatique, et à cause de son coût, de l’impact sur l’urbanisation et de l’allongement de trajet qu'elle implique. Moins longue, moins chère et offrant de meilleures conditions de sécurité pour les usagers, la famille « haute » apparaît la plus intéressante. Le choix est arrêté par décision ministérielle le 29 octobre 1991^[9]. Ce choix aboutira à l'ouverture d'une enquête publique prescrite par arrêté préfectoral du 4 octobre 1993. La commission d'enquête rend ses conclusions le 7 février 1994.

1991-1998 : choix de l’ouvrage

Les cinq familles de solutions proposées lors de l'appel d'offres.

Le tracé retenu nécessite la construction d’un viaduc d’une longueur de 2 500 m. De 1991 à 1993, la division « Ouvrages d’art » du Sétra, dirigée par Michel Virlogeux, réalise des études préliminaires et vérifie la faisabilité d’un ouvrage unique franchissant la vallée. Compte tenu des enjeux techniques, architecturaux et financiers, la direction des routes met alors en compétition des bureaux d’études et des architectes afin d’élargir la recherche des solutions possibles. En juillet 1993, 17 bureaux d’études et 38 architectes se portent candidats pour la réalisation des premières études. Avec l’aide d’une commission pluridisciplinaire, la direction des routes sélectionne huit bureaux d’études pour les études techniques et sept architectes pour les études architecturales^[9].

En février 1994, un collège d’experts présidé par Jean-François Coste identifie, sur la base des propositions des architectes et des bureaux d’études, cinq familles de solutions^[9]. La compétition est relancée : cinq couples architecte-bureaux d’études, constitués des meilleurs candidats de la première phase, sont formés et chacun d’eux approfondit l’étude d’une famille de solutions.

Le 15 juillet 1996, Bernard Pons, ministre de l’Équipement, entérine la proposition du jury constitué d’élus, d’hommes de l’art et d’experts et présidé par le directeur des routes, à l’époque Christian Leyrit. La solution du viaduc multihaubané présentée par le groupement de bureaux d’études Sogelerg (devenu Artelia Ville & Transport), Europe Études Gecti (aujourd’hui Arcadis) et Serf et le cabinet d’architectes Foster + Partners est retenue^[14],[15].

Le groupement retenu affine les études de 1996 à 1998. À cette fin, il met en place un comité technique (animé par Bernard Gausset et Michel Virlogeux), supervisant des équipes d’études spécialisées affectées à chacun des domaines spécifiques : étude au vent, tablier en béton, tablier en métal, piles, géotechnique et équipements^[15].

Un concours final dont l'intitulé est « Mise au point et étude complète de la solution métallique lancée » est institué. C'est le Bureau d'études liégeois Greisch (BEG) qui est retenu (solution lauréate issue du concours).

Après des essais en soufflerie, la forme du tablier est remaniée et le dessin des piles fait l’objet de minutieuses mises au point. Les études de détail ayant été menées à leur terme, les caractéristiques définitives de l’ouvrage sont approuvées à la fin de l’année 1998^[14].

1998-2001 : financement du projet

Janvier 2002 – mars 2002 : fondations des piles

Partie sud en construction, côté Creissels.

Les travaux de creusement des puits de fondation sur lesquels reposeront les sept piles du viaduc commencent dès janvier 2002^{[D 4]}.

Après ferraillage, les puits sont bétonnés et une semelle de trois à cinq mètres d'épaisseur est coulée pour les sept piles. Chaque opération nécessite le coulage en une seule fois de 2 000 m³ de béton sur une trentaine d’heures. D’une surface de 200 m² à la base, équivalente à la surface d’un terrain de tennis, les piles se termineront à leur sommet avec une surface de seulement 30 m².

Mars à novembre 2002 : construction des culées

De mars à juin 2002 a lieu la construction de la culée C8, côté plateau du Larzac au sud, puis de juin à novembre 2002 est construite la culée C0^{[D 5]}. C’est à partir de ces culées que seront ensuite lancés les éléments de tablier. Les caissons sont soudés les uns aux autres à l'arrière des éléments déjà lancés, sur une plate-forme en arrière des culées, sur une longueur de 171 mètres. Chaque partie de tablier est ensuite lancée dans le vide puis est appuyée sur un appui provisoire ou définitif^{[D 5]}.

Avril 2002 à décembre 2003 : construction des piles

Appareil de coffrage glissant en tête de pile en construction, au-dessus du début du dédoublement du fût.

Chaque pile fait l’objet d’un chantier spécifique, avec ses propres équipes et son chef de pile. Au début de l’été 2002, six fûts de piles ont déjà été commencés et 23 000 m³ ont déjà été coulés. L’avancement se fait à raison de 25 m³ à l’heure. Chaque « levée » de béton coffré grâce à un coffrage glissant, correspondant à une élévation de quatre mètres de la pile, réclame 200 m³ et est programmée tous les trois jours, car il faut compter deux jours et demi de mise au point. Le coulage commence en milieu d’après-midi pour se terminer vers deux heures du matin^[23].

En juillet 2002, près de huit cents personnes sont déjà intervenues sur le site, mais certaines sont déjà parties : trois cents peuvent y être comptabilisées en cet été 2002^[23]. En hiver 2002, on en compte alors près de cinq cents : plus de trois cents ouvriers en génie civil, environ cent ouvriers sur le tablier en construction derrière les culées et quatre-vingts cadres et ingénieurs^{[D 6]}.

La verticalité des piles est assurée grâce à des guidages laser et GPS. Le 21 février 2003, la P2 dépassait 141 mètres et faisait tomber le record de France détenu par les viaducs de Tulle et de Verrières. Le 12 juin, elle atteint la hauteur de 183 mètres, battant ainsi le record du monde des 176 mètres du viaduc de Kochertal en Allemagne. Le 20 octobre 2003, elle culmine à 245 mètres^[24].

Le jeudi 20 novembre 2003, les sept piles sont achevées. À cette occasion, un tube de cuivre a été glissé dans les dernières strates de béton de la pile P3. Il contient les noms des 537 personnes qui ont travaillé à l’érection des piles et une pièce commémorative de 1,5 euro éditée lors du lancement de la monnaie européenne, avec un beffroi côté face et un viaduc côté pile^[25]. Le 9 décembre est organisé un grand feu d’artifice^[25].

2004 : construction des chaussées et mise en service

Vue depuis la route de Brunas Creissels

Pendant le printemps 2004, un test du complexe d’étanchéité a lieu à Rivesaltes (Pyrénées-Orientales) sur un caisson témoin. Fin juillet, un essai grandeur nature de pose d'enrobé est réalisé sur le tablier lui-même^[26].

D’avril à septembre, les plaques d’étanchéité sont installées. Dans un premier temps, un lé d’un mètre de largeur est mis en œuvre manuellement, de part et d’autre de l’ouvrage, sur la rive de la chaussée. À partir de la mi-juillet les machines d’application des sociétés Sacan et Siplast Icopal prennent le relais pour assurer la pose de l’étanchéité sur la section courante de l’ouvrage^[26].

Les enrobés sont mis en œuvre du 21 au 24 septembre par la société Mazza, filiale d’Appia, associée avec plusieurs sous-traitants et de nombreuses autres filiales du groupe^[26].

Les essais de chargement statique (21 cas de chargement au total nécessitant l’utilisation de 32 camions de 30 t environ) et dynamiques consistant en deux « lâchers » de câbles de 100 t chacun, pour simuler une rupture de haubans, se déroulent entre le 17 et le 25 novembre^[27].

L’ouvrage est inauguré par le président de la République Jacques Chirac le 14 décembre 2004^[28] puis mis en service le 16 décembre à 9 h^[29].

Fondations et semelles

Chaque pile prend appui sur une semelle en béton reposant sur quatre puits marocains de 4,50 à 5 m de diamètre et de 9 à 17 m de profondeur. Les puits ont été creusés à l’aide de pelles hydrauliques de type Liebherr 942 équipées de brise-roche par passes successives de 1,50 m avec confortement successif en béton projeté. Les puits des appuis P4 à P7 ont été élargis en partie basse, constituant ainsi une forme de « pattes d’éléphant »^{[T 1]}.

Les semelles présentent une largeur de 17 m et une longueur de 24,5 m pour une épaisseur variable entre 3 et 5 m. Les volumes de béton à mettre en œuvre varient ainsi de 1 100 à 2 100 m³. La durée de bétonnage a pu atteindre jusqu’à 30 heures^{[T 1]}.

L’élévation de température du béton, liée à la prise du ciment, a pu être limitée grâce au choix d’un ciment à faible dégagement de température et à la réduction de son dosage^{[T 1]}. L’utilisation de fumée de silice (à raison de 30 kg/m³) a en particulier permis de réduire ce dosage à 300 kg/m³ et de limiter la variation de température à 35 °C, contre 50 °C possibles sans fumée de silice, ce qui a conduit avec un béton à la température ambiante de 25 °C à une température maximale de 60 °C qui est le niveau requis pour éviter le risque de réaction sulfatique dans un milieu où il peut y avoir circulation d’eau^{[T 1],[24]}. Il a par ailleurs été calculé que la carbonatation des bétons des semelles ne dépassera pas 44 mm en 120 ans, épaisseur inférieure aux 50 mm d’enrobage des aciers mis en œuvre^{[T 2]}.

Descriptif des piles

Les piles non pas massives mais creuses, ont été dimensionnées pour résister, en exploitation comme en construction, aux charges verticales apportées par le tablier, aux déplacements de leur tête sous les effets de dilatation thermique du tablier et aux effets du vent. Dans le sens transversal, la largeur de la pile varie paraboliquement de 27 m^[31] à la base à 10 m au sommet, pour la pile P2, la plus haute.

Monolithiques à leur base, elles sont dédoublées sur les 90 mètres supérieurs. Ceci ne résulte pas d’une recherche d’esthétique, mais plutôt de la prise en compte des contraintes auxquelles ces piles sont soumises, en particulier le balancement transversal du tablier pouvant atteindre 60 cm sous l'effet de forts vents ainsi que sa dilatation pouvant entraîner un déplacement des piles qui peut atteindre 40 cm^{[G 1]}.

Les hauteurs des piles sont variables en fonction de la topographie du site et du profil en long de l’ouvrage^{[D 7]} :

Construction des piles

Une pile en construction.

Un béton hautes performances (BHP) B60 a été utilisé pour construire les piles. Il a été fabriqué par deux centrales Liebherr d’une capacité nominale de 80 m³/h. Les trente premiers mètres des piles ont été bétonnés à la pompe. Au-delà, le bétonnage des levées de pile a été réalisé à la benne à l’aide de chacune des grues à tour Potain K5-50C de 65 m de flèche et d’une capacité de 20 tonnes^{[T 3]}.

Tous les coffrages extérieurs progressent vers le haut d’une phase à l’autre, hydrauliquement et sans grue, à l’aide de coffrages auto-grimpants ACS (Automatic Climbing System) élaborés par la société Péri SAS^{[32],[Note 5]}.

Chaque levée de bétonnage est faite sur une hauteur de quatre mètres. En partie basse des piles, la durée de bétonnage réalisée à la benne de 3 m³ était comprise entre six et sept heures en moyenne. La quantité de béton la plus importante mise en œuvre dans une levée a été de 322 m³ pour la levée 62 de la pile P2, la plus haute, pour une durée de bétonnage de douze heures. En partie haute des piles, le rythme de bétonnage était de 15 à 25 m³ par heure^{[T 3]}.

Élévation d’un fût dédoublé avec représentation des câbles de précontraintes

Les fûts dédoublés des piles ont été précontraints sur toute leur hauteur afin de réduire les efforts de traction extrêmes et donc de retarder et de limiter leur fissuration dans les conditions des états limites de service. Cette précontrainte est faite à l'aide de huit câbles 19T15 Super du procédé Dywidag^{[27],[T 2]} : quatre sont ancrés dans des bossages en saillie juste au-dessus du palier situé à -60 m et quatre autres sont ancrés dans des bossages en saillie entre les deux paliers de la jonction des jambes à -90 m, juste au-dessus du palier inférieur.

Les gaines de précontrainte sont des tubes lisses en acier de diamètre 101,6 mm intérieur. L'enfilage des torons depuis la partie basse du câble n'étant pas réalisable, seul l'enfilage par le haut et toron par toron était possible. Pour l'enfilage, des précautions ont été prises au droit des ancrages inférieurs et supérieurs pour assurer le maintien des câbles dans leur gaine avant la mise en tension. Cette dernière se fait par l'ancrage actif sur le chevêtre de la pile (ancrage passif en partie basse)^{[27],[T 2]}.

coupe d'un fût dédoublé de pile avec position des câbles de précontraintes

Une pompe d'injection capable d'injecter les 100 mètres de câble depuis l'ancrage bas était installée sur le palier de séparation des deux fûts dédoublés (-100 m environ). Des évents ont été positionnés au niveau des deux paliers intermédiaires des fûts dédoublés afin de mieux contrôler la montée du coulis et servir éventuellement de point d'injection en cas de problème^{[27],[T 2]}.

Les appareils d’appuis fixes sur piles (quatre au total par pile soit deux par fût dédoublé) sont du type à calottes sphériques présentant une surface de glissement en alliage de bronze très spécifique. En effet, compte tenu de la taille de ces appareils d’appui, il n’était pas possible de faire reprendre le glissement par le matériau le plus classique et le plus utilisé à ce jour qu’est le téflon^{[T 4]}.

Construction des culées

Les culées sont du type creuses d’une largeur de 13 m, plus étroites que le tablier, et munies d’encorbellements latéraux qui prolongent la forme du tablier jusqu’à son entrée dans le terrain naturel. Le béton mis en œuvre est un béton B 35G 0/14 dosé à 385 kg/m³ de ciment^{[T 4]}.

La culée nord, la plus proche de la zone de la barrière de péage du viaduc, renferme les locaux techniques nécessaires à l’exploitation du viaduc. Le tablier repose sur les massifs d’appui de chacune des culées par l’intermédiaire d’appuis glissants^{[T 4]}.

85 000 m³ de béton, dont plus de 50 000 de béton haute performance, ont été utilisés pour la réalisation des piles et des culées, soit au total plus de 205 000 t de béton^[33].

Descriptif

Coupe du tablier

Le tablier surplombe la vallée du Tarn à 270 m au point le plus haut et relie le causse du Larzac au causse Rouge. Il présente une légère pente de 3,025 % correspondant à un dénivelé de 74 mètres entre le nord et le sud ; cette pente est destinée à rassurer l'usager par une meilleure visibilité ainsi qu'un rayon à plat de 20 km pour créer l'illusion que le viaduc ne s'arrête jamais^[34].

Le tablier est un caisson fermé et caréné présentant un profil aérodynamique pour pouvoir résister à des vents de plus de 205 km/h^{[T 1]}.

Il est constitué d’une dalle orthotrope comme la partie centrale du pont de Normandie^[35]. Chacun des 173 éléments présente une largeur de 27,60 m et une hauteur de 4,20 m. Ils sont constitués de tôles raidies et de profilés standardisés soudés et boulonnés. Ces caissons sont prolongés à chacune de leur extrémité d'une corniche de 2,20 m de large, supportant elle-même un écran brise-vent^{[G 2]}. Afin d’éviter ou du moins de ralentir la progression de la corrosion dans le tablier, celui-ci est muni d’un système de ventilation d’air sec, de plusieurs capteurs d’humidité et d’un système de récupération des eaux de ruissellement efficace^[36].

La longueur totale du tablier est de 2 460 m. La masse totale d'acier dépasse les 36 000 tonnes soit environ quatre fois celle de la tour Eiffel (dont la masse totale est de 10 100 tonnes)^{[D 8],[34]}.

Fabrication

Tablier en cours de construction, avec sa structure creuse bien visible

La section transversale du tablier, qui a été proposée par Eiffel, tient compte des possibilités de fabrication en usine, de transport et de montage sur site. Elle comprend un caisson central de largeur 4 m et de hauteur 4,20 m ; des panneaux intermédiaires raidis de 3,75 à 4,20 m ; deux caissons latéraux de 3,84 m et des bracons (en bleu sur le schéma ci-dessus) en profilé métallique UPN rigidifiant transversalement le tout^{[T 5]}.

Les caissons centraux ont été fabriqués par l'entreprise Eiffel dans son usine de Fos-sur-Mer^[37], les caissons latéraux ont quant à eux été fabriqués dans l'usine de Lauterbourg, en Alsace^[38].

Afin de pouvoir construire les éléments dans les délais impartis, l’entreprise Eiffel a investi dans des équipements de très haute technologie dont en particulier une machine d’oxycoupage à plasma et un robot de soudage à deux têtes. La machine d’oxycoupage permet de porter très rapidement la température du mélange flamme et oxygène à 2 800 degrés grâce à l’injection du plasma dans ce mélange. Le chalumeau ainsi constitué, véritable « couteau à métal » peut ainsi découper avec une précision extrême jusqu’à 1,80 m d’acier à la minute^{[T 6]}.

Assemblage et lançage

Le tablier côté sud et les palées provisoires en rouge.

L’assemblage des caissons a été effectué sur des chantiers in situ à chaque extrémité de l’ouvrage. Ceci a permis d’éviter d’effectuer ces tâches en grande hauteur. Celui-ci a demandé 20 mois de travail et mobilisé 150 personnes^[39].

C’est par lançage, spécialité du Bureau d'études liégeois Greisch (BEG)^{[Note 6]}, c'est-à-dire par translation avec avancée dans le vide en porte-à-faux, que les éléments de tablier ont été mis en place. Chaque élément de la longueur d’une demi-travée, soit 171 m, a ainsi été poussé dans le vide grâce à des translateurs puis liaisonné avec celui déjà en place^{[Note 7]}

Pour franchir la première demi-travée entre les appuis de lançage que constituent les piles et les palées provisoires, les 342 premiers mètres du tablier lancé côté nord et du tablier lancé côté sud ont été équipés du pylône définitif sans son chapeau supérieur (P2 au nord et P3 au sud soit une hauteur totale de 70 m) et de six paires de haubans définitifs sur les onze que comporte chaque nappe de haubans^{[T 7]}.

Il y avait deux translateurs sur les palées provisoires à l'extrémité du viaduc, quatre sur les autres palées provisoires, quatre translateurs par piles béton et six translateurs sur la route de chaque côté du viaduc soit un total de 64 translateurs^{[Note 8]}. Ils étaient séparés de 4 mètres en latéral et de 21 mètres en longitudinal. Les translateurs étaient couplés par deux et étaient posés sur huit vérins simple effet qui servaient à guider le tablier. Sur chaque translateur, il y avait un vérin de levage de 250 t de poussée et deux vérins d'avancement de 60 t de poussée chacun. Chaque translateur mesure sept mètres de long, un mètre de haut et pèse quatorze tonnes et fonctionnait à sept cents bars de pression. La vitesse d'avancement était de 60 cm en quatre minutes, soit de 9 m en une heure et de 171 m en deux jours. Chaque poussée était guidée par GPS et guidée laser^[40],[41].

Cinématique de lançage du tablier

Treize phases ont été nécessaires pour assembler le tablier ; pour l'ensemble de ces phases, le Bureau d'études Greisch assura sur place une assistance aux opérations de lançage, de mise en place des pylônes, de montage et de mise en œuvre des haubans sous le contrôle en temps réel du centre de calcul de l'université de Liège en Belgique.

• Phase 1 : mise en place du 1^er tronçon
• Phase 2 : lançage 114 m et ajout du 2^e tronçon
• Phase 3 : ajout du 3^e tronçon (57 m), mise en place du pylône et des haubans
• Phase 4 : lançage 114 m
• Phase 5 : lançage 171 m et ajout du 4^e tronçon (171 m)
• Phase 6 nord : lançage 114 m et ajout du 5^e tronçon (147 m)
• Phase 7 nord : dernier lançage nord de 171 m et abaissement en P1 (0,14 m) et p1 (3,55 m)
• Phase 6 à 11 sud : lançages successifs de 171 m et ajout de tronçons de 171 m
• Phase 12 : lançage 171 m et ajout du 11^e tronçon de 147 m
• Phase 13 : dernier lançage de 171 m et abaissement en P7 (0,14 m) et p7 (3,55 m)

Les pylônes, qui étaient prépositionnés couchés sur le tablier, ont ensuite été levés puis tous les haubans ont été tendus.

Cinématique de lançage du tablier du viaduc de Millau

L’écran brise-vent

Une section du brise-vent du viaduc.

Le caisson du tablier est prolongé sur chacun de ses côtés par un écran brise-vent qui contribue à la forme aérodynamique générale du tablier et donc à la stabilité générale de l’ouvrage et protège les usagers du viaduc des rafales de vent qui pourraient être dangereuses. Le matériau utilisé est un plexiglas spécial fabriqué par la société allemande Degussa, un verre acrylique thermoformable transparent deux fois plus léger qu’un verre minéral utilisé habituellement pour la réalisation de murs anti-bruit, permettant ainsi de limiter la surcharge du tablier. L’usine autrichienne qui a fabriqué le produit a dû mettre au point des étuves spécifiques afin de répondre au profil spécial exigé par l’architecte. Par ailleurs des fils de polyamide transparents anti-fragmentation sont incorporés à l’intérieur du matériau, évitant ainsi une dispersion des débris qui pourraient être particulièrement dangereux en cas de chute 245 mètres plus bas^[42].

Performances attendues

Selon le cahier des charges, cette structure (feuille d’étanchéité + enrobé) devait satisfaire à des essais très exigeants portant sur les liants, les granulats et le complexe proprement dit. Un essai particulier, l’essai de flexion sous moment négatif ou essai de flexion cinq points, permettait de mesurer la performance de la couche de roulement et du collage de l’étanchéité sous trafic. Dans le cadre de cet essai, le complexe d’étanchéité pour une plaque d’acier de 14 mm devait satisfaire les critères suivants : aucune fissure à deux millions de cycles pour une température de +10 °C, aucune fissure à un million de cycles pour une température de - 10 °C et aucun décollement aux interfaces acier-étanchéité et étanchéité enrobé^[26].

Structure

L’entreprise Appia a mis 80 semaines pour élaborer cette structure^[43]. Le complexe retenu est du type épais multicouche et comprend un vernis de protection et de collage, une couche d’étanchéité par feuilles et une couche de roulement^[26] :

Bien que d’une épaisseur extrêmement faible par rapport à une chaussée classique, 74 mm, l’ensemble pèse malgré tout 13 000 tonnes^[42].

La chape d’étanchéité

La chape d'étanchéité Parafor Ponts est fabriquée par la société Siplast-Icopal^[44]. Elle est constituée par une feuille préfabriquée à base de bitume modifié par un polymère SBS avec une armature en non-tissé de polyester. Elle comporte une protection de surface en granulés céramique. Elle est soudée à chaud (en général au chalumeau ou par des cylindres chauffants) sur le support préalablement préparé^[45]. Préalablement à l’application du procédé d’étanchéité, la tôle de platelage a été soumise à un décapage mécanique par grenaillage, puis le vernis a été étalé manuellement immédiatement après pour éviter le retour de l’oxydation de la tôle de platelage. Le soudage de la feuille d’étanchéité bitumineuse a ensuite été réalisé par la société Sacan qui a utilisé deux machines spéciales.

L’enrobé

L’enrobé retenu après essais pour la couche de roulement est un béton bitumineux 0/10 mm de granulométrie continue (BBSG 0/10) avec 6 % de teneur en vides et 5,8 % de bitume (par rapport au poids sec des granulats). Il a été dénommé par la suite Orthochape. Le liant qui entre dans sa composition est un bitume modifié par des polymères type SBS, dénommé Orthoprène. Les granulats utilisés sont des amphibolites de la carrière d’Arvieu et ayant de bonnes propriétés mécaniques^[26].

La fabrication, le transport et la mise en œuvre de l’enrobé Orthochape n’ont pas nécessité l’utilisation de matériel spécifique. Le liant a été fabriqué à l’usine de Corbas (Lyon) et transporté sur le chantier par camions. La fabrication des enrobés était assurée par deux postes mobiles (TSM 17 et TSM 21) installés au nord de l’ouvrage. L’atelier de mise en œuvre était composé d’un alimentateur d’enrobé Franex, d’un finisseur grande largeur ABG 525 (équipé d’une trémie de réception et de deux poutres de 15 m) et d’un finisseur Vogele 1900 pour la BAU^[26]. L’enrobé a été mis en œuvre à la température de 170 °C.

La compacité est un élément essentiel pour l’obtention des performances mécaniques d’un enrobé. Dans le cas de l’Orthochape, vu son mode de sollicitation mécanique, cet élément est prépondérant pour la pérennité de la couche de roulement. Un objectif de 94 % de compacité a été fixé pour garantir les performances mécaniques de l’enrobé. L’atelier de compactage était composé de cylindres à double bille vibrants Bomag du type BW 180 AD. Dans un souci d’ordre esthétique, trois petits cylindres BW 120 assuraient l’effacement des éventuelles traces de mise en œuvre^[26].

Descriptif

Élévation d’un pylône

Les sept pylônes ont la forme d’un V renversé. Hauts de 88,92 m et pesant environ 700 tonnes, ils prennent appui sur les piles. Chacun d'entre eux permet l'ancrage de onze paires de haubans qui assurent ainsi le soutien du tablier^{[G 3]}.

Le pylône de la pile P2 culmine à 343 m au-dessus du sol^[39].

Dans un pont à une seule travée haubanée, les efforts transmis aux appuis via les pylônes sont verticaux. Dans le cas d’un viaduc multihaubané, il en va autrement. En effet, le fait qu’une travée soit chargée et pas les autres induit une dissymétrie dans la répartition des efforts. Les haubans tirent sur les pylônes qui, s'ils ne présentent aucune rigidité propre, entraînent les travées adjacentes dans leur mouvement. Seule la rigidité propre du tablier est alors mobilisée et le haubanage s'avère très peu efficace^{[G 3]}.

Pour éviter un épaississement du tablier, très préjudiciable à l’ouvrage car la charge totale en serait très fortement accrue, seul un ancrage du pylône sur la pile permet d’obtenir un ensemble rigidifié pouvant supporter ces efforts transversaux. L’évidement du haut de la pile et, par voie de conséquence, la forme en V renversé du pylône avec une largeur en pied de 15,5 m, résultent d’un compromis entre ce choix de rigidification et de la volonté d’éviter d’avoir des piles et pylônes trop massifs^{[G 3]}.

Fabrication et mise en place

Les pylônes métalliques ont été fabriqués dans l’usine Munch, filiale d’Eiffel à Frouard. Les éléments de pylône réalisés en atelier selon le même principe que les éléments du tablier ont été livrés sur chantier par convois routiers exceptionnels en éléments de longueur inférieure à douze mètres. Le poids maximal d’un élément était de 75 t^{[T 7]}.

La mise en place s'est faite en deux temps : l'élévation d'un pylône sur le premier élément de tablier lancé puis le levage des autres après finition du tablier. Ainsi sur le premier élément de tablier lancé était déjà fixé un pylône arrimé par cinq haubans d’un côté et six de l’autre. Au fur et à mesure du poussage du tablier, le premier élément avançait donc avec son pylône fixé^{[T 7]}.

Dix-huit opérations de lançage ont été nécessaires pour joindre les deux parties du viaduc. Ce n’est qu’après la jonction au-dessus du Tarn, fin mai 2004, que les autres pylônes ont été amenés à demeure par des chariots automoteurs puis élevés^{[T 7]}.

Descriptif

Coupe d'un hauban à 91 monotorons, plus gros des haubans du viaduc

Chaque travée est supportée par une nappe centrale en forme d’éventail de onze paires de haubans ancrés dans les structures métalliques du tablier et des pylônes. Il y a sept pylônes et donc 154 haubans^{[G 4]}.

Ces haubans, fabriqués par la société Freyssinet, sont constitués de faisceaux de monotorons parallèles, chaque monotoron étant lui-même un assemblage de sept fils élémentaires. Chaque hauban comporte 45 à 91 torons de 150 mm² de section. La résistance d'un hauban peut ainsi varier de 12 500 à 25 000 kN^{[T 8]}. Le hauban Freyssinet HD, qui peut comprendre de 1 à 169 torons, repose dans son principe sur l’indépendance de chacun de ces éléments à tous les niveaux : ancrage, protection contre la corrosion, installation, mise en tension voire remplacement. C’est ce qui a conduit à le préférer aux haubans classiques livrés préfabriqués, mais qui, en cas de défectuosité, doivent être changés dans leur ensemble^[46].

Fabrication

Nappe axiale de haubans.

Les fils élémentaires, constituant un toron de 15,7 mm de diamètre, sont galvanisés à chaud avant leur dernier tréfilage. Ils sont assemblés dans une gaine en polyéthylène à haute densité (PEHD) pour former un monotoron. Celui-ci est ensuite injecté avec une cire à raison d’au moins 12 g/m^3[47].

Les monotorons sont assemblés parallèlement, sans remplissage intermédiaire, pour constituer un hauban. L'ensemble est entouré d’un gainage extérieur en polyéthylène. Cette gaine constitue une barrière anti-UV et comporte à sa surface des spirales discontinues afin de lutter contre les vibrations dues à l’effet combiné de la pluie et du vent^{[T 8]}.

Mise en place

Sur chacun des pylônes P2 et P3, 12 haubans ont d’abord été utilisés comme câbles de lançage supportant le porte-à-faux du tablier, et, sous l’effet des déformations du tablier, ont été successivement mis en tension, lorsque le tablier abordait les palées et les piles, puis détendus. Afin de limiter et de contrôler les déformations angulaires qu’ils subissaient au niveau des ancrages, ils étaient équipés sur les pylônes et le tablier de selles de déviation spéciales^[46].

Afin de pouvoir réaliser les détensions nécessaires sur certains haubans pendant certaines phases de lançage, ceux-ci ont nécessité des courses de réglage importantes allant jusqu’à 900 mm^{[T 8]}.

Les variations de tension dans l’ouvrage en cours de construction étaient très importantes. Pour éviter les risques de vibration des haubans peu tendus, des aiguilles provisoires de 40 mm de diamètre en chanvre ont été disposées. Les aiguilles ont été tendues puis détendues au fur et à mesure de la progression du tablier, en fonction des besoins pour empêcher les haubans de vibrer. Les plus longs haubans mis en œuvre ont une longueur totale de 180 m et pèsent environ 25 tonnes^{[T 8]}.

L’installation électrique

Les installations électriques du viaduc sont assez importantes et proportionnelles à l'immense ouvrage. Ainsi, le pont possède 30 km de câbles à courant fort, 20 km de fibres optiques, 10 km de câbles à courant faible et 357 prises téléphoniques, pour permettre aux équipes d'entretien de communiquer entre elles et avec le poste de commandement, où qu'elles se trouvent dans le tablier, les piles et les pylônes. Les données, centralisées dans un premier temps au niveau de la culée C0, sont ensuite acheminées au PC de surveillance de la barrière de péage^[48]. À la moindre anomalie, une alarme se déclenche dans la salle de supervision et des procédures d'intervention sont alors activées^[49].

Capteurs destinés à la surveillance de l’ouvrage

Par ailleurs de nombreux capteurs sont disposés à de multiples endroits de l'ouvrage afin de détecter le moindre mouvement ou la moindre anomalie. Les déplacements du tablier au niveau des culées sont ainsi surveillés au millimètre près, de même que les déplacements des semelles par rapport aux puits marocains ou le vieillissement des haubans^[48]. Le tablier métallique est doté de plusieurs capteurs d’humidité afin de vérifier que l’hygrométrie de l’air ne favorisera pas la corrosion^[36] et d’accéléromètres qui contrôlent les phénomènes oscillatoires qui peuvent survenir sur les tabliers des ponts^[50]. Les piles, soumises à d’importants efforts mécaniques, notamment en cas de vents forts, sont équipées d’extensomètres pouvant mesurer des mouvements au micromètre près et capables de faire jusqu’à cent mesures par seconde. La semelle de la pile P2, très sollicitée, est équipée de douze extensomètres à fibre optique et des extensomètres électriques sont répartis sur toute la longueur des piles P2 et P7^[50].

Ces nombreux capteurs alimentent le système de « contrôle de santé intégré » de l'ouvrage.

Capteurs destinés au trafic automobile

De plus, deux capteurs piézoélectriques séparés par une boucle de comptage recueillent de multiples données concernant le trafic : poids des véhicules, vitesse moyenne, densité du flux de circulation, etc. Ce système est capable de distinguer 14 types de véhicules différents^[48].

Sur le plan de la sécurité, un système de détection automatique d’incident (DAI) permet aux opérateurs d’être alertés sur toute anomalie, comme un véhicule qui s’immobiliserait sur l’ouvrage ou la présence de tout objet suspect sur la chaussée^[51],[52].

En cas d'accident majeur, un plan de secours spécialisé destiné à l’ouvrage a été élaboré par la préfecture de l’Aveyron. Il prévoit les moyens d’intervention sur l’ouvrage et leur organisation^[51].

Course à pied

Bien que le viaduc soit interdit aux piétons, il a cependant été accessible à quelques occasions en 2004, 2007, 2012 et 2014.

Peu de temps avant l'inauguration du viaduc en décembre 2004, 19 000 promeneurs et coureurs de la balade des trois viaducs ont eu la possibilité de parcourir l'ouvrage jusqu'à la pile P1.

Le 13 mai 2007, 10 496 coureurs ont pris le départ de la place du Mandarous, dans le centre de Millau pour une course de 23,8 km. Après être montés sur le causse Rouge, côté nord, ils traversent le viaduc puis reviennent sur leurs pas. Cette course d'endurance dans la nature est imaginée par Odile Baudrier et Gilles Bertrand, déjà à l'origine du premier trail en France douze ans plus tôt^[119],[120]. Alors qu'initialement la manifestation ne devait pas être renouvelée^[121], une « course Eiffage du viaduc de Millau » a finalement été réalisée en 2010, avec une 2^e édition le 13 mai 2012^[122]. Depuis cette date, la course du viaduc a lieu tous les deux ans et une association à but non lucratif « loi du 1^er juillet 1901 » est créée pour gérer l'évènementiel^{[120],[123],[124]}. En raison du contexte national de confinement lié à l'épidémie de Covid-19, l'organisation a décidé l'annulation de la 6^e édition de la course 2020 pour la reporter au 30 mai 2021^[123].

Moto

Le viaduc de Millau a été traversé par 1 052 motos le 1^er juillet 2007 dans le cadre d'une opération organisée par l’association des motards du Viaduc. Le nombre est officiel et a été validé par un huissier de justice pour une publication dans le livre des records. 1 099 motos l'ont franchi le 6 juillet 2008^[125].

Roller

Du 30 novembre au 4 décembre 2004, une équipe de trois patineurs à roulettes a parcouru les sept cents kilomètres séparant Paris du viaduc en cinq jours^[126].

Sport extrême

Particulièrement attractif depuis sa construction, le viaduc est considéré comme un « spot » pour les amateurs de « base-jump » dont le « sport extrême » consiste à sauter dans le vide avant de déployer un parachute. Dans la même journée d'octobre 2020, vingt sauteurs de l'extrême se sont jetés depuis l'ouvrage d'art en établissant un record de saut filmé par un drone pour livrer les images impressionnantes^[127].

Articles de revue

Les revues spécialisées dans le domaine du génie civil et des travaux publics ont très largement couvert la conception et la construction du viaduc. Le Moniteur des travaux publics et du bâtiment a ainsi consacré plus d'une quinzaine d'articles sur le sujet. Les numéros de revues présentés ici sont uniquement ceux consacrés au sujet.

• « Viaduc de Millau », Travaux, n^o 816,‎ février 2005 Page de présentation du numéro Consultée le 19 mai 2009
• « Tunnel de Toulon - Viaduc de Millau », Travaux, n^o 808,‎ mai 2004 Page de présentation du numéro Consultée le 19 mai 2009
• « Viaduc de Millau », Bulletin Ponts métalliques, n^o 23,‎ 2004
• « Viaduc de Millau », Viaduc Magazine, n^o 1,‎ 2003
• « Le viaduc de Millau », Bulletin annuel de l'AFGC, n^o 6,‎ 2004
• « Journées techniques de la route - Autour du viaduc de Millau », Revue Générale des Routes et autoroutes, n^o 819,‎ août 2003
• « L'apogée du système Freyssinet », Sols & Structures, n^o 220,‎ 2004 (lire en ligne)
• Jean-Pierre Martin, Marc Buonomo et Claude Servant, « La construction des appuis et le lançage du tablier du viaduc de Millau », Travaux, n^o 803,‎ décembre 2003

Livres

• Collectif Midi Libre Centre Presse, Le viaduc de Millau : le pont le plus haut du monde, Romain Pages Éditions, avril 2007, 143 p. (ISBN 978-2-84350-267-5 et 2-84350-267-5) ;
• Denys Breysse, Méthodologie d'évaluation non destructive de l'état d'altération des ouvrages en béton, Paris (France), Presses de l'école nationale des Ponts et Chaussées, 2005 (ISBN 2859784055) ;
• IREX, Synthèse des travaux du projet national BHP 2000 sur les bétons à hautes performances, Paris (France), Presses de l'École des Ponts et Chaussées, 2005 (ISBN 285978408X) ;
• Martha Torres Arcila, Bridges - Ponts - Brücken, Mexico (Mexique), Atrium, 2002 (ISBN 8495692619), p. 396–397 ;
• Michel Lyonnet du Moutier, L’aventure de la tour Eiffel : réalisation et financement, Paris, Publications de la Sorbonne, 2009 (ISBN 9782859446284), chap. 5 (« De la tour Eiffel au viaduc de Millau »)
• Collectif Midi Libre Centre Presse, Le Viaduc de Millau, t. 1 : un défi humain une prouesse technologique, Saint-Jean-de-Vedas (Hérault), Midi Libre Centre Presse, mai 2005, 112 p. (ISBN 2-84350-219-5).

Documentaire

• Le Géant de Millau d’Agnès Zerwetz et Philippe Kimmerling, coproduit par SCÉRÉN-CNDP et France 5, 53 minutes, 2006. Présentation du documentaire
• Cher Viaduc !, par l'équipe d'Attention Grands Travaux, réalisé par Camille Juza, produit par LCP-Public Sénat et Point du Jour, 29 min, 2011. Visible en ligne.