Géosynthétiques | Octobre 2014 Par Paul O'Malley
Introduction
Le Terminus Wake Park, récemment ouvert, est situé dans le complexe LakePoint Sporting Community and Town Center à Emerson, en Géorgie, juste à côté de l'Interstate 75, à environ 30 miles au nord-ouest d'Atlanta. Ce parc représente l'un des derniers exemples d'une tendance croissante dans les sports extrêmes - le wakeboard sur câble - où les planchistes sont tirés, non pas par un bateau, mais par un système de câble mobile suspendu par des tours entourant un lac.
Bien que les parcs de wakeboard soient un concept relativement nouveau, ils sont confrontés à un défi de génie civil familier: contrôler l'érosion des berges du lac en particulier à partir des attaques de vagues créées à la fois par le vent et les riders de wakeboard. Le Terminus Wake Park a choisi de relever ce défi avec un système de revêtement de gazon géosynthétique/synthétique. Cette technologie utilise du gazon synthétique d'ingénierie avec une géomembrane en polyéthylène thermosoudée intégrée qui est ensuite remplie d'un matériau cimentaire à haute résistance.
Contexte du projet
Le parc Terminus Wake comprend trois petits lacs et les rives environnantes couvrant environ 20 acres.
Le premier lac, d'environ 1 acre, est un étang « débutant » conçu pour initier les nouveaux arrivants au wakeboard. Le deuxième lac mesure environ 5 acres et est conçu pour développer les capacités d'un wakeboarder grâce à une expérience accrue et à une exposition aux sauts, aux rails et à d'autres cascades. Le troisième lac, d'environ 7 acres, est pour les participants avancés et servira de site pour les compétitions nationales et internationales de wakeboard.
Le parc de wakeboard est situé dans la LakePoint Sporting Community, une station de destination pour les activités sportives telles que le baseball, le football, la crosse, le volleyball, le softball et autres, réparties sur plus de 1,300 XNUMX acres.
Le complexe LakePoint s'attend à accueillir des milliers d'athlètes et leurs familles dans plusieurs sports. En plus de l'entraînement et des compétitions, les athlètes et leurs familles peuvent profiter de l'hospitalité des hôtels, des restaurants et des options de divertissement adjacents, y compris, bien sûr, le Terminus Wake Park.
La nature de la conception des trois étangs du parc de wake offrait plusieurs défis. Le contrôle de l'érosion sur les berges et la prévention de la turbidité de l'argile rouge de Géorgie étaient les principales priorités, mais d'autres problèmes nécessitaient une attention particulière. Par exemple, les riders de wakeboard entrant et sortant de l'eau devaient naviguer confortablement et en toute sécurité sur les berges. De plus, l'emplacement privilégié du parc au sein de l'installation de LakePoint signifiait que l'esthétique serait importante. Enfin, la maintenance du système de protection devait être minimisée. Après tout, un lac qui est fermé pendant l'entretien des berges signifie que personne n'est en mesure de faire du wakeboard, une mauvaise nouvelle pour Terminus et ses clients.
Solution, évaluation, sélection
Le potentiel d'érosion sur les berges des trois étangs de wakeboard était important. La réalité des wakeboarders circulant dans les eaux en continu pendant 8 à 12 heures par jour, toute l'année, ainsi que le potentiel de vagues poussées par le vent, signifiaient que les attaques de vagues sur les berges seraient presque quotidiennes.
Traditionnellement, les applications d'érosion causées par les vagues sont traitées avec une certaine forme d'armure dure, telle qu'un enrochement rocheux, un revêtement en béton ou des blocs de béton articulés (ACB). Chacune de ces méthodes a ses forces et ses faiblesses relatives, et chacune a été envisagée pour protéger les berges de l'étang à Terminus. Bien que chacun puisse fonctionner, il y avait des mises en garde indésirables ou inacceptables - maintenance, esthétique, financière ou une combinaison de ces éléments.
Mais l'option de gazon synthétique qui a été présentée aux parties prenantes du projet a semblé fournir tous les attributs positifs des méthodes traditionnelles sans aucune des limitations. Cette technologie est un système de revêtement intégré en béton renforcé de fibres, à géomembrane. Il comprend un gazon synthétique d'ingénierie, intégré à une géomembrane en polyéthylène pour éliminer l'intrusion d'eau sur le sol de fondation et augmenter la friction à l'interface du sol de fondation.
Une fois en place, le gazon est ensuite rempli d'un mélange de ciment sec qui comprend une technologie de béton à prise mince de 5,000 lb / poXNUMX, un suppresseur de poussière et un additif de couleur qui peut être personnalisé pour correspondre aux conditions du sol existantes. Lorsque le remplissage est en place, il est hydraté et
commence à durcir immédiatement. La géomembrane en polyéthylène intégrée empêche l'eau de pénétrer dans la fondation. Le remplissage de liant de 5,000 XNUMX psi sert à la fois de lest et de protection contre les chocs et l'affouillement pour le système.
Le gazon synthétique d'ingénierie est également à double usage - une valeur esthétique avec un gazon d'apparence réaliste ainsi qu'une valeur fonctionnelle avec un renforcement continu en fibres et un ancrage du substrat pour le remplissage cimentaire. L'équipe de Terminus a sélectionné un gazon 100 % fibre verte.
Lors de l'introduction de ce nouveau système, l'équipe de Terminus l'a évalué. Conformément à l'approche adoptée avec les solutions de blindage dur plus traditionnelles, la première analyse évaluait l'aptitude du système à contrôler l'érosion des berges due aux attaques des vagues.
Les essais hydrauliques ont été effectués au Laboratoire hydraulique/Centre de recherche en ingénierie de l'Université d'État du Colorado (CSU) à Fort Collins, Colorado. Ces essais ont été effectués : essais hydrauliques en régime permanent, y compris le franchissement en régime permanent, le ressaut hydraulique, la charge de débris importante (impact et abrasion ) et les dommages intentionnels. De plus, des essais de dépassement des vagues pour la protection de la digue vers la terre et des dommages intentionnels, mais dans des conditions de dépassement des vagues, ont été effectués. Dans tous les tests, le canal à grande échelle et le canal au-dessus des vagues ont été exploités à leur capacité maximale et le seuil de performance du système n'a pas été atteint. Plus précisément, aucune érosion ou instabilité du système n'a été observée à aucun moment pendant ou à la fin de l'un des tests.
L'équipe de Terminus s'est particulièrement intéressée aux performances du système lors des tests de sauts hydrauliques et de vagues en régime permanent. CSU a calculé les résultats de dissipation d'énergie du système lors du test de saut hydraulique à 120 chevaux. La figure 1 illustre la relation entre la puissance dissipée du système en fonction de l'énergie spécifique à l'entrée du ressaut hydraulique. Puisqu'il n'y a eu ni instabilité ni érosion du sol de fondation, cette valeur et cette courbe ne sont pas des limites maximales de dissipation d'énergie pour le système ; ils représentent simplement la capacité maximale de l'installation d'essai. De plus, le système a été testé pendant 13 heures dans le simulateur de franchissement de vagues CSU, jusqu'à des débits de franchissement maximum de 4 pi3 par seconde par pied pour un volume total cumulé de 165,600 3 pi500 par pied. Étant donné que ce volume de test maximisé équivaut à un ouragan générique de XNUMX ans à la Nouvelle-Orléans, en Louisiane, l'équipe a déterminé que le système était entièrement capable de fournir la protection nécessaire des berges contre les attaques des vagues.
La question de l'adéquation technique ayant répondu à sa satisfaction, l'équipe de Terminus s'est ensuite penchée sur l'accessibilité et la sécurité, notamment la marche en surface à l'entrée et à la sortie des bassins de wakeboard. Deux préoccupations ont été soulevées : (1) La surface en gazon synthétique serait-elle trop glissante pour un accès sûr, d'autant plus que les pentes finies étaient estimées entre 4 : 1 et 6 : 1 ? (2) Le remplissage de ciment serait-il trop dur ou trop abrasif, ou les deux, pour les pieds nus ?
Pour évaluer ces préoccupations, une section d'essai de 20 pi × 30 pi a été installée sur le site Terminus. L'installation a été placée directement sur une rive du lac 3. Le niveau d'eau a ensuite été élevé pour simuler au plus près les conditions réelles (Photo 3). Les problèmes d'accessibilité et de sécurité ont été résolus : la surface synthétique n'était ni trop glissante ni trop abrasive.
De plus, la parcelle d'échantillonnage a permis à l'équipe de Terminus d'évaluer l'esthétique du système., critère de sélection susmentionné. Le résultat : le système de gazon synthétique dépassait non seulement l'esthétique des autres solutions traditionnelles de blindage dur, mais il desservirait plus efficacement l'emplacement proéminent du complexe LakePoint.
Conception et construction
Maintenant que le matériau final de protection des berges a été sélectionné, la conception peut être mise à jour et l'installation est insérée dans le calendrier de construction.
Avec trois étangs, une approche progressive du calendrier de construction a été organisée. Le lac 2, le lac de niveau intermédiaire situé du côté le plus au sud du site Terminus, était le premier. Une fois le lac asséché et le sol de fondation séché, les berges ont été nivelées jusqu'à l'élévation finale.
Il y avait de petites îles au centre des lacs 2 et 3. L'installation du système de gazon en plaques comprenait les rives extérieures de ces deux étangs ainsi que les rives des îles de chacun (voir la photo 2).
Une fois les berges au niveau final, le lissage et la finition du sol de fondation ont été achevés. La taille du rouleau du matériau utilisé sur ce projet était de 12 pi × 300 pi. Au bas des berges, le système était ancré dans une tranchée de terminaison d'ancrage mesurant 1 pi × 1 pi. L'emplacement de la tranchée inférieure était inférieur à la profondeur d'eau minimale de conception afin d'empêcher l'érosion du fond du lac non revêtu causée par des coupes de tête potentielles sous la couche de protection en gazon synthétique. Au sommet des berges, le système était ancré dans un 6in. × 6 pouces tranchée d'ancrage.
Les tranchées d'ancrage inférieures et supérieures ont été remplies de coulis. Les coutures entre les largeurs de rouleau adjacentes de 12 pieds se chevauchaient de 4 à 6 pouces. et scellé avec des thermosoudeuses et des ventilateurs à air chaud. Le gazon synthétique d'ingénierie et le revêtement à l'arrière du système sont tous deux en polyéthylène, ce qui permet d'obtenir relativement facilement une soudure thermocollante efficace et résistante à l'eau entre les matériaux.
L'installation a été séquencée afin que tout le gazon installé chaque jour soit également rempli de matériau cimentaire le même jour. Les tranchées d'ancrage correspondantes ont été remplies de coulis, minimisant les problèmes potentiels dus aux changements météorologiques ou aux tempêtes soudaines. Les taux d'installation moyens variaient en fonction des conditions météorologiques et de la main-d'œuvre, mais se situaient généralement entre 10,000 20,000 et 1 4 pieds carrés par jour (voir les photos d'installation 7, XNUMX–XNUMX).
Une fois que l'équipage a terminé ses travaux sur le lac 2, il est passé au lac 1, le lac d'entraînement des débutants. La configuration de ce lac était différente des deux autres. Au lieu d'être de forme ovale avec une île au centre, ce lac était long et mince, avec des dimensions approximatives de 90 pieds × 350 pieds.
Là où le mouvement du câble des deux autres lacs impliquait une rotation continue dans le sens des aiguilles d'une montre, ce lac permettait un mouvement soit du sud au nord, soit du nord au sud, mais pas les deux en même temps. Le traitement des berges pour les trois lacs était en grande partie le même, bien que la profondeur du lac 1 était un peu moins profonde que celle des lacs 2 et 3 en raison des activités moins agressives prévues pour ce lac.
L'installation totale des matériaux était d'environ 200,000 2 pi1 - Lac 20,000, 2 2 pi60,000; Lac 2 et île, 3 70,000 pi2; Lac 50,000 et île, 2 1 pi3; et 2 3 piXNUMX pour les deux isthmes artificiels entre les lacs XNUMX et XNUMX et entre les lacs XNUMX et XNUMX. Le résultat était un système de blindage attrayant, durable et pratiquement sans entretien qui supporte confortablement la circulation pieds nus.
Conclusions
Alors que les parcs de wakeboard tirés par câble peuvent être un phénomène relativement nouveau, la protection des berges contre les vagues est un défi de génie civil depuis longtemps. Historiquement, des compromis ont été faits entre les performances, l'économie, l'esthétique et la maintenance dans le choix d'une solution pour traiter ce défi d'application commun. Le Terminus Wake Park présente un projet dans une nouvelle ère où ces compromis ne sont plus nécessaires.
Paul O'Malley est vice-président des ventes chez Watershed Geosynthétiques.
PHOTO 1 Installation du système de gazon synthétique—couche de base préparée (au premier plan), gazon synthétique reconstitué avec géomembrane de polyéthylène intégrée (arrière-plan).
PHOTO 2 Terminus Wake Park avant la préparation et l'assèchement de la plate-forme, en regardant vers l'est. Le lac 2 est à droite, le lac 3 est à gauche et le lac 1 est juste au-delà du lac 3.
PHOTO 3 Section d'essai de gazon synthétique, Terminus Wake Park.
PHOTO 4 Remplissage de la tranchée d'ancrage en amont avec du coulis.
PHOTO 5 Toilettage du matériau de liant de remplissage dans le gazon.
FIGURE 1 Puissance dissipée en fonction de l'énergie spécifique à l'entrée du ressaut hydraulique pour HydroTurf (Laboratoire hydraulique/Centre de recherche en ingénierie, Colorado State University).
PHOTO 6 Projet terminé—face à l'est, isthme, rive et entrée entre les lacs 2 et 3
PHOTO 7 Terminus Wake Park—vue en élévation, vers le nord.
Faits saillants du projet
TERMINUS WAKE PARC
Emerson, Géorgie.
Technologie de revêtement
HydroTurf®
Remplissage
HydroBinder®
(tous deux de Watershed Geosynthétiques LLC)
Colorado State University
Prix
HydroTurf a reçu une mention honorable dans le cadre du concours Innovation Award 2014 de la Industrial Fabrics Foundation présenté à la Specialty Fabrics Expo le 14 octobre à Minneapolis.
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