88-SGN-135-LOR.Pdf
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E. P. M. L. Etude des contraintes géotechniques en vue de la réhabilitation BRGM des friches Industrielles de l'usine de IA PAIX (57) P. LEBON 15 Féwier 1988 88 SC3SÍ 135 LOR Document non public BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES Service Géologique Régional Lorraine Rue du Parc de Brabois - 54500 Vand0uvre-lès-Nancy - Tél. 83 51 43 51 E. P. M. L. Etude des contraintes géotechniques en vue de la réhabilitation des friches industrielles de l'usine de La Paix (57) P. LEBON 88 SGN 135 LOR RESUME L'E.P.M.L. a chargé le BRGM - Service Géologique Régional Lorraine de définir les conditions géotechniques pour la réutilisation des terrains de l'ancienne usine de La Paix (bans communaxix d'Algrange, Fontoy, Knutange, Nilvange, en Moselle). Des traînés électriques ont permis, sur un secteur, de localiser des zones à plus de 300 ohm. m (remblais de crasse ayant fait prise, bétons...), de 50 à 300 ohm. m (remblais divers) et moins de 50 ohm. m (terrain naturel). Des sondages mécaniques et pressiométriques mettent en évidence la grande hétérogénéité des remblais (haldes d'anciennes mines, sable de fonderie, crasse, fines, laitiers, ballasts, produits de démolition en ferraille et béton) sur des épaisseurs de 0 à 6 m. Par ailleurs, il ne semble pas y avoir de risque de pollution particulier sur le site. Une classification des terrains est faite en fonction : - des infrastructures enfouies dans le sol, - des matériaux de remblais, - des portances au sol, aboutissant à un zonage : A - Equipements lourds, B - Equipements plus légers, C - Remblais pouvant poser problèmes, D - Faible occupation, plateformes ferroviaires, E - Pas d'équipement, remblais corrects, et précisant les possibilités de réutilisation des sites. Des utilisations des matériaux du site en remblaiement sont propo¬ sées (éviter les fines de broyage et dépoussiérage) ainsi que des fondations adaptées à chaque zone, prenant en compte des risques d'évo¬ lution des matériaux. Enfin, des propositions sont faites pour réhabili¬ ter les sites difficiles. SOMMAIRE Page 1 - PREAMBULE 3 1.1. Mission du BRGM 3 1.2. Documents utilisés 3 1.3. Sondages réalisés 4 2 - DESCRIPTION DU SITE 5 2.1. Cadre physique 5 2.2. Contexte géologique 5 2.3. Occupation antérieure du site ^ 3 - RESULTATS DES RECONNAISSANCES 8 3.1. Investigations géophysiques 8 3.2. Constitution des remblais de plateforme 8 3.3. Structures enterrées 10 3.4. Terrain naturel 10 4 - ZONAGE GEOTECHNIQUE 11 4.1. Zones A 11 4.2. Zones B 12 4.3. Zones C 12 4.4. Zones D 12 4.5. Zones E 13 4.6. Zones de stockage de remblais 13 4.7. Zones dépilées 14 5 - DONNEES POUR L'AMENAGEMENT DE LA FRICHE 15 5.1. Utilisation de matériaux du site en remblaiement 15 5.2. Evolutivité des matériaux 15 5.3. Possibilités de fondation 16 5.4. Réhabilitation des sites difficiles 17 5.5. Risques de pollution 18 6 - CONCLUSIONS 19 LISTE DES ANNEXES 1 - Plan de position des sondages 1/2 000 2 - Coupe des sondages et essais réalisés 3 - Zonage géotechnique au 1/2 000 4 - Coupe des ouvrages enterrés 5 - Plans d'exploitation minière - 3 - 1 - PREAMBULE 1.1. MISSION DU BRQl L'ETABLISSEMENT PUBLIC DE LA METROPOLE LORRAINE a chargé le BRGM - Service Géologique Régional Lorraine de définir les conditions géotech¬ niques pour la réutilisation des terrains de l'ancienne usine de La Paix, située sur les bans communaux d'Algrange, Fontoy, Knutange et Nilvange (57). En particulier, il était demandé : - la nature et la portance des sols constituant la plateforme actuelle ; - les possibilités de fondation de nouveaux bâtiments sur le terrain ; - les difficultés de réalisation des VRD ; - les points particuliers pouvant exister (polluants, matériaiix évolutifs...) ; - et, à partir de ces éléments, d'élaborer un zonage géotechnique du terrain faisant la synthèse de ces données et de proposer des des solutions palliatives. 1.2. DOCUMENTS UTILISES Pour réaliser cette étude, il a été utilisé les documents qui suivent : - cartes topographiques au 1/10.000 de 1939, au 1/25.000 de 1975 ; - photographies aériennes de l'Institut Géographique de France : . mission 1950, . France 1960, . FR 67 (panchromatique et infra-roiige) , . IFN 79 au 1/17.000 (panchromatique et infra-rouge) ; - plans d'exploitations minières provenant des archives de la SAMIFER ; -plans des anciennes installations sidérurgiques fournis par la Société BAIL-INDUSTRIE ; - sondages archivés au Code Minier (n* 113/8X/02) réalisés en 1962 pour la construction d'une nouvelle agglomération. 4 - 1.3. SONDAGES REALISES Il a été réalisé des sondages à la pelle mécanique suivant une implantation déterminée à partir des plans des anciennes installations. Dans certains sondages, il a été réalisé des essais au pénétromètre statique, lorsqu'il était rencontré des sols fins peu portants. De même, il a été prélevé des échantillons de matériaux aux fins d'analyse. Dans la partie Nord du site, il a été réalisé, au préalable, une investigation géophysique par trainé électrique au droit des anciennes aires de produits finis. Cette reconnaissance a été complétée par 5 sondages profonds avec essais pressiométriques pour préciser la géométrie des remblais et la portance des différents sols. Enfin, nous avons eu connaissance des sondages réalisés par le bureau d'étude chargé de l'enquête phytosociologique (sondages arrêtés entre 0,50 m et 1,20 m de profondeur). COUPE GEOLOGIQUE SCHEMATIQUE 1/500 1/2.500 .voie talbotS de la mine usine du haut SI S2 usine du bas gres supraliasique remblais limons - 5 - 2 - DESCRIPTION WJ SITE 2.1. CADBE PHYSIQUE L'usine de La Paix s'est développée au confluent du ruisseau d'Algrange avec la Fensch. Elle occupe le fond du thalweg et le bas des versants de ces deux cours d'eau. Du fait de la faible largeur de la vallée, elle s'est développée linéairement et sur des plateformes de niveaux différents, réalisées par remblaiement sur le terrain naturel. 2.2. CONTEXTE GEOLOGIQUE Les plateaux dominant la vallée sont constitués par les formations marno-calcaires du Jurassique moyen, A flanc de versant, côté Ouest, affleure l'Aalénien constitué de marnes et grès à ciment calcaire renfermant le minerai de fer. Celui-ci se présente en couches de faible épaisseur (ici, au total 6 couches, les 4 supérieures ayant une épaisseur de 3 à 4 m, les dernières de 1,50 et 0,50 m). La puissance totale de la formation atteint ici environ 30 m. En-dessous, formant le fond du thalweg, on trouve les "Grès supraliasiques" : en fait, des marnes gréseuses parfois indurées ayant une épaisseur de l'ordre de 25 à 30 m, puis les marnes grises micacées du Toarcien. Les flancs des plateaxix sont le plus souvent recouverts d'éboulis argilo-calcaires d'épaisseur variable. Ces éboulis dans les petits thalwegs, comme celui du ruisseau d'Algrange, descendent jusque dans la vallée où ils se mélangent aux matériaux d'alluvionnement du ruisseau, peu importants. 2.3. OCCUPATION ANTERIEURE DU SITE 2.3.1. Exploitation minière Le périmètre d'étude touche deux anciennes exploitations de minerai de fer correspondant a\ix concessions de BURBACH (ARBED) et FONTOY (SIDELOR). Les couches exploitées en bordure de plateau ont été : - les couches rouges supérieures entre 1930 et 1949, - les couches grises et jaunes exploitées ensemble dans les années 1935 à 1955, - la couche noire sur la concession de Fontoy au Nord-Est, vers Algrange. PLAN DES INSTALLATIOSIS DE L'USINE DU BAS - e = l/lO.OOO - 6 - On trouvera en annexe les plans d'exploitation que nous avons retrouvés sur ces exploitations. L'exploitation était menée par dépilage, c'est-à-dire qu'à la fin d'exploitation d'un quartier, les piliers laissés en place pour le soutènement étaient foudroyés, entraînant l'affaissement des terrains sus jac ents. En bordure du versant où le recouvrement était faible, cela a provoqué des effondrements en surface. On considère, en général, que la plus grande partie des mouvements de sol se produit dans les 5 ans suivant le dépilage et qu'il n'y a plus aucun mouvement au bout de 10 ans, ce qui est le cas ici. 2.3.2. Usine du bas On peut distinguer les installations ci-après (voir plan de repé¬ rage en face) : - (A) à l'origine, il avait été construit des hauts-fourneaux sur la plateforme supérieure. Vers 1963, il a été ajouté en contrebas une agglomération ; - (B) cette zone située près du portier a servi à stocker des fines de stériles, mises en dépôt à sec par talbots, puis par voie hydraulique et décantation (on voit nettement sur les photographies aériennes plusieurs emplacements de bassins à des époques différentes) ; - (C) dans la partie basse du thalweg ont été installés des bassins de décantation et de reprise des eaux d' exhaures de différentes mines. Actuellement, ils sont toujours en service, l'alimentation provenant de la mine de Bassompierre et l'eau servant à un usage industriel ; - (D) bâtiment fonderie, à côté duquel était installé le casse- fonte ; - (E) ce grand bâtiment comprenait l'aciérie, les bloomings et Icuninoirs. Les installations sont très anciennes puisque dans les plans qui nous ont été remis par BAIL-INDUSTRIE, certains concer¬ nant ces installations remontent à 1926. Ils ont fait l'objet de nombreuses modifications par la suite ; - (F) située au Nord de l'usine, elle rassemblait les parcs de stockage de produits finis et quelques ateliers de parachèvement ; - 7 - 2.3.3. Usine du haut Dans le périmètre d'étude ne se trouvaient que les hauts-fourneaux et installations connexes (centrales électriques et installations de réfrigération) . Cette usine a été en partie construite sous l'occupation allemande au début du siècle.