Cette publication technique traite du projet de reconstruction des quais 93 et 94, de 300 m de longueur situés sur la base de garde-côtière canadienne (GCC). Principalement utilisés pour l’amarrage des brise-glace de la GCC, ces quais, ayant atteint la fin de leurs vies utiles, ne répondent pas aux codes et normes de calculs aux états limites. Ce projet correspond au mandat du ministère des Pêches et Océans (MPO) qui vise à appuyer les programmes essentiels à la sécurité, la protection et l'accessibilité des voies navigables.

Ce quai en sera à sa troisième génération de construction. Construit au début des années 1900, le quai original était constitué de caissons de bois remplis d’enrochement et de pierres. Un mur de palplanches couronné d’un mur poids en béton ancré horizontalement a par la suite été érigé en face des caissons originaux vers l’an 1950. Des signes évidents d’instabilité, des pertes de matériaux granulaires nombreux et des dommages observés aux ancrages ont été observés. Une étude de capacité a démontré que le quai ne pouvait plus supporter sécuritairement des charges provenant de navires amarrés ni permettre l’application de surcharges d’exploitation et d’entreposage.

Considérant les contraintes du site, les conditions existantes et la faible capacité portante de l’ouvrage existant, une étude préliminaire a rapidement démontré qu’un mur combiné pieux-palplanches, ancré à l’aide de tirants inclinés au roc serait la meilleure solution pour redonner à cet ouvrage sa pleine capacité pour l’amarrage des navires de la GCC et occasionnellement des navires de croisière.

Étant donné la présence des anciens caissons de bois sous le sol, une dalle sur sol devenait un choix risqué si on veut se prémunir des risques de tassements futurs. En effet, l’épaisseur des sols à compacter se trouverait en bonne partie, dans la zone de marnage dû aux marées. Ce risque de tassement futur ne pouvait être géré raisonnablement, une dalle structurale appuyée sur des pieux a été conçue pour assurer une aire d’exploitation rigide et stable à long terme.

Considérant la stabilité précaire de l’ouvrage existant, les travaux devront être ordonnancés pour assurer la sécurité des opérations pendant toute la durée du projet. Il est prévu que la et les pieux de la dalle structurale puissent être utilisés pour supporter les équipements nécessaires à la construction du nouveau mur. Les travaux de forages et d’installation des ancrages devront également être ordonnancés pour ne pas entraver les manœuvres d’approche du traversier assurant la navette entre Lévis et Québec.

Plusieurs contraintes, dont la présence d’un bâtiment administratif près de l’ouvrage à reconstruire et le maintien des services durant la construction, devront être prises en compte durant la construction, notamment au niveau des vibrations et des ancrages inclinés au roc dont quelques-uns atteindront l’empreinte du bâtiment. Cette publication présentera également tous les autres enjeux d’opération qui ont dû être pris en compte en cours de conception.

Omar Kali, Gestionnaire de projets, Services publics et Approvisionnement Canada
Détenteur d’un baccalauréat en génie civil de l'école polytechnique d'Alger et d’une maîtrise en génie de la construction de l'école de technologie supérieure de Montréal, Omar Kali s’est spécialisé dans la gestion de projet en génie maritime et civil en général.

Son expérience a été acquise sur plus de 30 ans dans le cadre de projets de définition, d’envergure et de complexité diverses réalisés dans plusieurs régions du Québec et à l'international.  

En 2012, l’ouragan Sandy a frappé New York et le New Jersey (en particulier la région métropolitaine de New York) causant de graves inondations et des dommages importants. Après l’ouragan Sandy, pour faire face aux défis de l’élévation future du niveau de la mer et des tempêtes majeures et pour mieux protéger les infrastructures et les collectivités, la ville de New York et le New Jersey ont lancé une série de projets de reconstruction et de résilience, dont le Lower Manhattan Coastal Resiliency Project, Rebuild By Design – New Meadowlands Project, Rebuild By Design – Hudson Project, etc.

Un système de modélisation intégré de la gestion des tempêtes et des eaux pluviales côtières (numérique ou informatique) pour l’évaluation des risques d’inondation a été mis au point afin de déterminer les zones vulnérables aux inondations et de planifier l’optimisation et la conception robuste de mesures de résilience. Ce système peut également être utilisé pour évaluer la vulnérabilité de la zone d’étude aux inondations dans les conditions existantes, pour simuler la combinaison des inondations côtières et intérieures et pour évaluer le rendement des structures de contrôle des crues proposées, des systèmes de drainage et d’égout. Des approches techniques spécialement adaptées aux projets de résilience côtière ont également été élaborées. Ces approches techniques comprennent : l’identification conceptuelle des tempêtes côtières; la génération de modèles d’élévation numériques avec une technique de pointe; l’étalonnage et la validation de modèles couplés; la sélection et l’utilisation de différents modèles de vagues pour les conditions propres au site, le jet de rive et le débordement des vagues; accréditation de la Federal Emergency Management Agency (FEMA); interprétation de simulation; et visualisation.

Le système de modèle côtier et l’approche d’analyse décrits ici s’appliquent également à la conception de la résilience aux inondations côtières pour les projets portuaires.

Steven (Xiao) Li, chef technique, AECOM
Steven (Xiao) Li, Ph. D., PE, est le chef technique de la pratique côtière au sein du Groupe maritime AECOM. Il possède de solides bases théoriques et une vaste gamme d’expériences dans sa carrière en génie côtier et maritime qui lui ont permis d’atteindre un haut niveau de capacités techniques liées à l’étude météocéanique; la modélisation et l’analyse des principaux processus côtiers (marée, onde de tempête, vagues, transport des sédiments); la conception de la protection des rives; le soutien technique pour la planification et la conception du port (étude de la résonance du port, conception du brise-lames, étude de la manœuvre des navires, conception du chenal de navigation, analyse dynamique de l’amarrage et modélisation avancée des structures flottantes).

Le port de St. Bride’s est situé dans la partie sud de la presqu’île Avalon, à Terre-Neuve. Le port est exposé à des vagues extrêmement hautes provenant de l’Atlantique Nord, ainsi qu’à une accumulation historique de varech le long des rives adjacentes. Le varech est habituellement arraché au fond de l’océan par de grandes vagues pendant les tempêtes au sud-ouest, surtout pendant l’hiver. Des tempêtes entraîneraient le varech dans le bassin nord existant, à la fois par l’entrée et par-dessus les quais, par des vagues déferlantes. Le bassin nord servait de fausse à faible consommation d’énergie, où le varech serait immobilisé par le sable. L’accumulation de varech en décomposition a des répercussions négatives sur les marins et la collectivité locale.

Une étude de modélisation numérique a été réalisée pour analyser les processus côtiers, l’accumulation de varech et les mécanismes de rinçage. Une approche de modélisation novatrice a été mise au point dans laquelle le varech a été modélisé comme étant des sédiments en suspension à décantation lente, appelés « varech proxy ». Les matières en suspension ont pu pénétrer dans le port en raison de la marée et des vagues. La remise en circulation et le rinçage du varech proxy ont été modélisés comme un processus d’érosion. Pour modéliser le processus « d’immobilisation au sable », on a modélisé la contrainte de cisaillement critique du varech proxy pour l’érosion comme étant beaucoup plus élevé que sa contrainte de cisaillement critique pour le dépôt. Le modèle a été calibré avec succès pour reproduire les profils d’accumulation de varech. Ensuite, le modèle a été utilisé pour évaluer les avantages de l’enlèvement partiel ou complet des parties inutilisées d’un quai. Une configuration privilégiée a été élaborée en ayant comme objectif d’améliorer le rinçage tout en atténuant les conséquences indésirables potentielles sur l’agitation des vagues et le transport des sédiments pour le bassin d’utilisateurs des ports pour petits bateaux adjacents. La première phase de la construction a récemment été achevée et les résultats sont positifs.

Vincent Leys, ingénieur côtier, CBCL Consulting Engineers
Vincent Leys est ingénieur côtier chez CBCL Consulting Engineers, à Halifax. Au cours des deux dernières décennies, son travail a porté sur un large éventail de conditions côtières et de défis en matière d’infrastructure. Il possède une vaste expérience des collectivités côtières et de l’infrastructure portuaire du Canada atlantique, ce qui nécessite des solutions fonctionnelles pour relever les défis des processus dynamiques et de l’élévation du niveau de la mer.

Il est proposé de construire un nouveau terminal maritime sur un terrain régénéré avec une structure de quai caisson sur un dépôt épais de sol de limon et de sable dans la région des basses-terres continentales de la Colombie-Britannique. Les caissons seraient installés sur un matelas d’enrochement placé sur le fond marin dragué avec remblai d’ingénierie. Une analyse dynamique en 2-D avec FLAC utilisant le modèle PM4Sand pour les sols liquéfiables et le modèle UBCHYST pour les sols non liquéfiables a été réalisée pour estimer les déformations induites par le cisaillement au caisson pour certains séismes de conception. Le modèle PM4Sand a été étalonné pour l’interprétation des résultats des essais en laboratoire et des profils de CRR pour diverses conditions d’OCR. Conformément aux dispositions du Code national du bâtiment du Canada de 2015, le modèle de danger sismique de 5e génération de la Commission géologique du Canada a été utilisé pour générer les mouvements du sol d’entrée appliqués à l’analyse de l’interaction entre le sol et la structure des caissons.

Les résultats de l’analyse ont indiqué une traduction latérale limitée du caisson et du matelas de remblai, la plus grande partie du cisaillement se produisant dans les couches de limon et de sable liquéfiés et/ou ramollis sous le matelas. Un certain mouvement vers le bas de l’enrochement sous le pied du caisson a également été indiqué par le modèle, entraînant ainsi une rotation du caisson. La traduction et la rotation du caisson, en ce qui concerne le site d’enfouissement récupéré, indiquaient la formation d’un coin de cisaillement et d’un graben derrière le caisson.

Plusieurs paramètres ont été modifiés au cours des analyses d’essai, y compris la géométrie du modèle, le modèle constitutif, l’espacement des zones de la grille, les paramètres du remblai, les conditions aux limites, les mouvements d’entrée, les conditions de drainage et l’étendue de l’amélioration du sol. Un examen qualitatif de la sensibilité de l’analyse du FLAC à certains de ces paramètres sera également présenté.

Nigel Denby, chef d’entreprise, Géotechnique, Stantec
Nigel Denby est chef d’entreprise de la pratique géotechnique de Stantec au Canada. Il est chargé de diriger et d’orienter la croissance et la qualité professionnelle de la pratique géotechnique dans 26 bureaux au Canada. Son expertise comprend la conception, l’enquête, la supervision de la construction et l’examen de projets d’infrastructure allant des fondations de construction aux installations du gaz naturel liquéfié et aux terminaux portuaires.

Kip Skabar, associé principal, Infrastructure, Stantec
La passion de kip Skabar est de concevoir des projets d’infrastructure durable qui aident à déplacer les personnes et les biens de façon sécuritaire et efficace, tout en laissant un héritage à la collectivité pour les générations à venir. Associé principal dans le secteur d’activité des infrastructures de Stantec, il dirige actuellement des équipes multidisciplinaires dans le cadre de grands projets à l’échelle de la région, y compris des terminaux à conteneurs, des expansions de chantiers navals, des échangeurs routiers, des réalignements routiers et ferroviaires et des carrefours dénivelés.

Après l’achèvement d’une cimenterie ultramoderne à Port-Daniel Gascon, la nouvelle entreprise était prête à distribuer son or gris. Son emplacement stratégique sur l’eau lui a permis de tirer parti du transport en vrac par navire pour obtenir un avantage commercial concurrentiel. À la suite d’un projet réussi de quai d’importation et d’exportation à Port-Daniel, la cimenterie a sollicité du soutien pour l’aider à développer son réseau de terminal maritime. Ces terminaux se trouvaient en sol canadien et américain. New York a rapidement été identifié comme l’épicentre de la consommation de ciment (construction en béton) dans le nord-est. Il n’a pas été facile de trouver des propriétés riveraines à New York et d’obtenir un permis pour un terminal de ciment.

Cette présentation décrit le parcours de ce projet de trois ans d’une entreprise canadienne accompagnée d’une société d’ingénierie canadienne et montre comment, grâce à la confiance et à la collaboration, on a pu réaliser ce qu’on a souvent appelé « l’impossible ». La livraison d’un môle d’accostage double face de 650 pieds dans la East River, dans le Bronx, à quelques pas du chenal de navigation, dans un milieu humide protégé, dans une ville où le taux d’asthme infantile est l’un des plus élevés au pays, avec un entrepôt de ciment et un système de distribution de 100 000 pieds carrés sur un ancien site d’enfouissement, ce qui a nécessité plus de 186 permis. Cela n’a pas été facile, mais, en fin de compte, grâce à une bonne ingénierie et à une collaboration humaine et communautaire authentique, l’équipe a été en mesure de réaliser le projet en un temps record. L’approche utilisée par l’équipe pour réaliser le projet en ciblant et en tenant compte des besoins de tous les intervenants était si unique que le projet a obtenu une reconnaissance prestigieuse à de nombreux niveaux et un prix, comme la première certification de Waterfront Alliance Waterfront Edge Design Guideline (WEDG) à New York. Parmi les nombreux articles dignes de mention qui ont été livrés, il y avait un corridor vert accessible à la collectivité sur le bord de l’eau, donnant au public l’accès au secteur riverain tout en étant sécuritaire dans le secteur industriel. Cela a prouvé que la collectivité et les secteurs industriels du secteur riverain peuvent coexister lorsque toutes les parties comprennent et prennent le temps d’élaborer un concept gagnant-gagnant. Cela a établi la barre pour d’autres bâtiments sur l’eau et ce projet est souvent cité comme modèle. Le succès de ce projet et la collaboration se sont poursuivis alors que le réseau de distribution continuait d’être développé des deux côtés de la frontière. Les leçons tirées de l’expérience de New York ont été adaptées au profit des projets de Providence, Rhode Island, et de bien d’autres.

L’auditoire profitera de cette présentation intéressante, non seulement sur les nombreux défis techniques de la construction elle-même, mais aussi sur la compréhension des réalités et des obstacles supplémentaires à considérer pour une entreprise canadienne qui fait des affaires des deux côtés de la frontière. Le fait de tirer parti des partenaires locaux et de passer du temps avec la collectivité et les représentants municipaux a été un facteur clé de ces projets et cela est trop souvent négligé ou considéré comme une dépense plutôt qu’un investissement dans des projets.

Dennis Burns, associé et directeur – Développement stratégique des marchés américains, CIMA+
Dennis Burns, ingénieur, M.Sc., Programme de gestion du rendement, a un baccalauréat en génie civil et une maîtrise en béton projeté de l’Université Laval. Il a acquis de l’expérience en gestion de la construction, en durabilité des infrastructures, en développement des affaires et en gestion portuaire internationale. Son côté visionnaire l’amène à développer et à appliquer ses compétences aux États-Unis et au Moyen-Orient, tout en s’immergeant dans des projets en Amérique du Sud et en Europe.

Dennis s’est joint au groupe CIMA+ en 2016 dans le groupe de construction structurelle. Son dévouement et son professionnalisme lui permettent de se trouver rapidement au cœur de la relation synergique de confiance avec ses clients. À titre de directeur de projet de construction et d’ingénierie, il participe aux projets de terminaux de réception et de distribution de ciment dans le secteur maritime sur la côte Est des États-Unis et au Canada. Il dirige maintenant la division portuaire et maritime de CIMA+ et il a récemment été nommé responsable du développement de la division américaine de CIMA+ à titre de directeur du développement stratégique des marchés américains.

Dans le cadre de divers rôles de développement des affaires et de gestion de projets au fil des ans, Dennis Burns a acquis une expertise et mené à bien des initiatives commerciales dans le cadre de divers projets d’infrastructure. Son parcours en tant que gestionnaire de projet pour l’un des plus grands entrepreneurs américains en béton lui a permis d’acquérir une connaissance et une expérience pratique essentielles sur le terrain. Ses antécédents universitaires, son expérience sur le terrain et son esprit d’entreprise ont ouvert la voie au développement de relations d’affaires dans de nombreux marchés du monde entier. Pendant plus de six ans, il a communiqué avec la plupart des ministères des Transports américains et des autorités portuaires de l’Amérique du Nord, ainsi qu’avec les principaux ports d’Europe et du Moyen-Orient, dans le but de mieux comprendre leurs besoins et d’adapter les solutions qu’ils pourraient facilement mettre en œuvre. De plus, Dennis a eu le plaisir et l’honneur d’établir des relations d’affaires à long terme et de trouver des solutions rentables pour bon nombre de ces clients.

L'ouragan Sandy a généré des ondes de tempête record et a provoqué de nombreuses inondations côtières au long de la côte atlantique. Les côtes de Staten Island, dans l'État de New York, ont été particulièrement touchées, causant plusieurs décès, ainsi de milliers de bâtiments endommagés ou détruits.

La conception et la construction de nouvelles structures côtières ont été retenues comme l'option privilégiée pour augmenter la résilience de la partie est de Staten Island contre l'érosion et les inondations côtières causées par des tempêtes extrêmes dans le futur. Cette présentation décrira certaines des recherches menées par le Conseil national de recherches du Canada en génie océanique, côtier et fluvial du (CNRC-GOCF) afin d’évaluer la stabilité et les performances de deux systèmes de protection naturels contre les érosions et inondations côtières.

Le premier projet consiste en un système de digues spécialement conçu pour atténuer les vagues de tempête, réduire ou inverser l'érosion côtière à long terme, améliorer les écosystèmes en créant un habitat marin structuré et favoriser la résilience sociale en encourageant l'utilisation et la gestion responsable des eaux côtières.

Les digues seront construites avec une combinaison de pierre et de bloc en béton biorenforçant conçu pour résister aux vagues semblables à l’ouragan Sandy. En plus, la digue a été conçue pour favoriser l'habitat, le recrutement et la croissance d'organismes marins.

Le deuxième projet consiste à construire plusieurs milliers de pieds de digues et de murs d’inondation enfouis dans du sable non cohésif, sauf s’ils sont exposés à la marée haute et aux vagues. Il est supposé que cette couverture de sable sera enlevée par l'action des vagues lors des événements de conception, de telle sorte que les enrochements situés sur la pente avant, la crête et la pente arrière seront exposés aux attaques directes des vagues. Plusieurs conceptions de digues, de revêtements, de mur et de systèmes d’alimentation des plages sont proposées pour différents endroits le long de la côte nord de Staten Island.

Dans le cadre de ces projets, CNRC-GOCF a mené quatre études de modèles physiques afin de vérifier la stabilité des conceptions proposées et d'optimiser leur capacité à limiter les inondations et l'érosion pour de grandes tempêtes et d'ouragans. La présentation à cet atelier résumera les résultats de ces études.

Paul Knox, chercheur principal et chef d'équipe du génie côtier, Conseil national de recherches du Canada 

Les ondes de tempêtes et les vagues sont des paramètres clés liés au climat qui affectent la conception et l'exploitation des ports et d'autres infrastructures de transport sur la côte. Des prévisions fiables sur les ondes de tempête et les conditions de houle ne sont pas encore disponibles pour la côte de la Colombie-Britannique, et cette lacune empêche une évaluation, une planification et une adaptation efficaces du risque climatique. Le programme de l’évaluation des risques liés aux ressources de transport (TARA) de Transports Canada, dans le cadre de son mandat visant à renforcer la résilience des actifs de transport appartenant au gouvernement fédéral en fournissant aux décideurs les informations dont ils ont besoin pour prendre des décisions éclairées, soutient la recherche visant à combler cette lacune.

Un ensemble de modèles numériques régionaux ont été mis au point pour simuler les ondes de tempête et les conditions de houle dans les eaux marines de la Colombie-Britannique. Les modèles sont contraints par le vent et les données de pression atmosphérique; et calibré et validé en utilisant les mesures disponibles de la bouée à vagues et des marégraphes. Les modèles validés sont utilisés pour simuler, sur des échelles temporelles multi-décennales, les ondes de tempête historiques et futures et les conditions de vagues près de la côte pour plusieurs scénarios de changement climatique. Une comparaison des résultats de simulation historiques et futurs révèle les impacts potentiels du changement climatique sur les niveaux d'eau extrêmes et les conditions de houle. La base de données résultante sera diffusée aux parties prenantes via un outil de visualisation interactif, qui sera évolutif et transplantable dans d’autres régions et types d’infrastructures / d’actifs. La nouvelle base de données et le nouvel outil de visualisation permettront d’entreprendre des évaluations de risques climatiques pour les actifs de transport, les infrastructures côtières et les communautés situées sur la côte de la Colombie-Britannique ou à proximité. L'application de l'outil à des fins d'évaluation de risques climatiques et de planification de l'adaptation sera démontrée au moyen d'études de cas portant sur plusieurs actifs de transport appartenant au gouvernement fédéral sur la côte de la Colombie-Britannique.

Le Goulet de Shippagan depuis de nombreuses années était un canal essentiel qui fournir un accès direct aux eaux libres du golfe du Saint-Laurent de navigation entre les communités sur la Péninsule Acadian de le côté nord du Nouveau Brunswick.  L’industrie de la pêche, constituter un élément très important de l’économie locale, repose sur une navigation sûre à travers le passage.   Au cours des dernières décennies, des volumes considerable de sédiments se sont accumulés dans le passage en raison de processus naturels et la détoriation des structures, rendant le Goulet dangereux pour la navigation.  Le ministère des Pêches et des Océans, Direction des ports pour petits bateaux (MPO-PPB) a déclaré que la stabilisation du Gully était une priorité en 2009

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a été chargé d’étudier et de modéliser le chenal et de formuler des recommandations pour la stabilisation du Goulet de Shippagan.  Les recommandations du CNRC incluaient plusieurs options visant à réduire le remplissage actuel, le niveau de remplissage, à améliorer la navigation et à accroître la sécurité dans le chenal en améliorant / remplaçant les structures rouillées sur le rivage ouest (à l’installation existante du PPB); construction des nouvelles structures de stabilisation sur la rive est; et draguer du canal jusqu'à -4,0 m (équivalent à> 300 000 m3 de remplissage de gravier, de galets et de sable).