Réduire l’acier dans les ouvrages souterrains : une expérimentation au Laboratoire
Dans les ouvrages souterrains de Cigéo, un programme d’étude et d’essais concernant la réduction des aciers est en cours. Dans ce cadre, l’Andra mène l’expérimentation « Radiers Fibres Minérales » (RFM) au Laboratoire souterrain.
Le béton armé est largement utilisé dans le secteur de la construction. Néanmoins, dans le contexte d’un stockage souterrain comme Cigéo, sur des temps longs, les armatures en acier peuvent subir des phénomènes de corrosion qui s’accompagnent notamment de la production de dihydrogène.
Dans une logique d’amélioration continue et d’accroissement des marges en termes de sûreté et de dimensionnement à long terme, l’Andra conduit depuis plusieurs années un programme visant à réduire les quantités d’acier dans différents types d’ouvrages de Cigéo tout en conservant une performance mécanique équivalente.
Le programme porte sur l’évaluation de la faisabilité technologique de différentes solutions et du comportement mécanique obtenu. Les premières solutions étudiées sont de deux natures avec l’utilisation des fibres métalliques, qui sont de plus en plus répandue en milieu souterrain, et des solutions avec des renforcements fibres ou armatures non métalliques par exemple en fibres de verre. Ces fibres/armatures non métalliques font l’objet de nombreuses recherches en génie civil, qui permettront un accroissement de l’intégration dans les normes.
Un premier démonstrateur sur un ouvrage simple
Dans ce contexte, une première expérimentation de démonstration est en cours dans le Laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne. Elle porte sur la faisabilité de réduction des aciers dans un radier, autrement dit dans une dalle de béton armée constituant le sol des galeries.
« On a fait le choix de démarrer par un test dans un radier, ouvrage moins complexe qu’un revêtement présentant du fait de la géométrie courbe des cages d’armatures, et d’exigences de dimensionnement plus poussées », indique Roy Chaaya, ingénieur expérimentation des ouvrages souterrains à l’Andra (DISTEC).
Trois configurations ont été étudiées sur 3 sections d’un même radier :
un radier de référence avec ferraillage classique en acier ;
un radier intégrant des armatures en fibres de verre ;
un radier en béton fibré inox, avec des fibres incorporées directement au béton.
Un suivi précis de la conception et de la mise en place a été réalisé. L’instrumentation associée permettra le suivi du comportement mécanique à court et long terme.
« L’enjeu est d’acquérir un retour d’expérience à la fois technique et opérationnel sur la mise en œuvre et les conséquences sur le comportement de ces solutions », souligne Roy Chaaya.
Les trois radiers sont instrumentés de manière identique, avec des capteurs intégrés au béton. Ils permettent de suivre dans le temps le comportement mécanique de ces ouvrages, soumis aux charges d’exploitation et aux conditions environnementales souterraines.
La mise en place des renforts et des dispositifs de suivi s’est déroulée au début de l’année 2026. Les radiers ont ensuite été bétonnés les 20 et 21 janvier, ouvrant la phase d’observation.
De quoi interroger la réflexion technique
« Ce type d’expérimentation permet d’objectiver les choix sur la base de mesures et d’observations, avant d’envisager des applications sur des structures plus complexes », conclut-il.
Les résultats de cette expérience viendront alimenter le programme de démonstration scientifique et technique de l’Andra. Ils permettront de décider, de façon argumentée, si ces solutions peuvent être utilisées à la suite dans d’autres expérimentations au Laboratoire Souterrain visant d’autres structures plus complexes.
Cette démarche progressive, fondée sur l’expérimentation, est complétée par des études concernant l’adéquation et le comportement dans le temps de ces armatures vis-à-vis des exigences de Cigéo et de la modélisation numérique.
Une approche d’ingénierie adaptée
Pour obtenir un béton performant et durable, plusieurs solutions techniques ont été testées. L’objectif était de vérifier qu’elles pouvaient être conçues et mises en œuvre selon les méthodes classiques de l’ingénierie souterraine.
Certaines étapes se sont révélées plus complexes, comme la fabrication des armatures non métalliques ou la formulation du béton fibré. Il a notamment fallu ajuster précisément la composition du béton pour trouver le bon équilibre. Des fibres en acier inoxydable ont finalement été retenues, car elles offrent de meilleures performances que les fibres minérales testées initialement.
Le radier (la dalle de fondation) a été conçu pour supporter les charges courantes, comme le passage des engins de chantier. Après sa mise en place et le temps nécessaire au durcissement du béton, trois radiers feront l’objet d’un suivi dans le temps afin d’évaluer leur comportement mécanique et leur durabilité.