10 - Les Terrassements [Lecture Seule]

LES TERRASSEMENTS 1 . L’implantation et le piquetage

2 . Les travaux de protection générale A . La protection des constructions existantes la couverture à l’aide de films plastiques l’étaiement des ouvrages en cas de fouilles le démontage et le stockage des installations

B . La protection des plantations

C . L’assainissement et le drainage rendre le chantier accessible aux engins faciliter le compactage dans de bonnes conditions limiter la dégradation de la structure du sol réduire les salissures des abords du chantier assurer la sécurité des personnes et la protection du matériel nivellement provisoire pour améliorer l’écoulement recueil ou orientation des eaux de ruissellement création de rigoles en crête de fouilles captage et détournement des sources création de voiries provisoires création de puisards pompage des eaux rabattement de nappe

D . Le repérage des réseaux enterrés Les dispositifs avertisseurs se situent audessus d'une couche de sécurité constituée de deux couches de sable de 15 à 30 cm sur et sous le réseau La couleur des dispositifs renseigne sur le type de réseau protégé : • • • • •

bleu pour l'eau sous pression vert pour les PTT et les réseaux câblés rouge pour l'électricité jaune pour le gaz marron pour les eaux usées

3 . La connaissance des sols Les données obtenues indiquent • • • •

la qualité des sols sous-jacents et les caractéristiques mécaniques la portance (contraintes et charges admissibles) l’épaisseur des différentes couches rencontrées le comportement hydrique

Les résultats des sondages et des analyses sont exploités pour définir • • • • • • •

moyens à mettre en œuvre et stratégies de chantier profondeur et importance des fondations utilisation éventuelle de matériaux stabilité des talus et des parois moyens à mettre en œuvre lors des terrassements choix des techniques de plantation choix végétal

A . La reconnaissance des sols in situ (en place) Les sondages : les échantillons (carottes) prélevés sont envoyés au laboratoire et indiquent le niveau et l’épaisseur des différentes couches géologiques. L’utilisation d’un tube piézométrique indique également le niveau d’eau Les essais in situ • •

L’essai pressiométrique L’essai par pénétromètre

Nature du sol

Cote (m) Profondeur

Remblais terreux 0,5

avec éléments calcaires 1

Remblais limoneux 1,5

2

2,5

3

3,5

Limon marron clair

4

avec modules calcaires 4,5

5

5,5

6

6,5

Sable glauconieux

Pression limite P1 - P0

Module de déformation E 0

Limon brun foncé

Caractéristiques Pressiométriques (10 5Pa)

7

avec cailloutis calcaires 7,5

8

1

10

50

100

500

1

5

10

50

PENETROMETRE Prof. (m) 5 1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

Résistance dynamique apparente (bar) 10

20

50

100

200

500

B . Les analyses en laboratoire la masse volumique de l’échantillon la teneur en eau la granularité et la teneur en argile le comportement mécanique avec la gélivité, le gonflement, l’angle de frottement interne et la cohésion

C . La classification et la dénomination des sols la teneur en eau : quantité d’eau, exprimée en %, que contient un solide ω = (Mh – Ms)/Ms (Mh = Masse humide, Ms = Masse sèche) L’analyse granulométrique Taille des éléments < 0,2 µ 0,2 à 2 µ 2 à 20 µ 20 à 200 µ 0,2 à 2 mm 2 à 20 mm 20 à 200 mm > 200 mm

Dénomination ultra argiles argiles limons sables fins sables grossiers graviers cailloux enrochement

Les limites d'Atterberg •

Les limites d'Atterberg correspondent aux changements de consistance du sol en fonction de la teneur en eau. La consistance détermine trois états (liquide, plastique et solide) en fonction des éléments fins du sol (< 0,4 mm)

• •

la limite de liquidité : passage de l'état plastique à l'état liquide la limite de plasticité : passage de l'état plastique à l'état solide

•

l'indice de plasticité Ip égal à la différence entre les limites de liquidité et les limites de plasticité





•

matériaux non plastiques : Ip compris entre 0 et 5 matériaux moyennement plastiques : Ip compris entre 5 et 10 matériaux plastiques : Ip compris entre 10 et 40 matériaux très plastiques : Ip supérieur à 40

un sol très plastique est peu sensible aux variations des conditions atmosphériques. Inversement, un sol peu plastique change d’état pour une faible variation de la teneur en eau

La classification provisoire des sols

Sol meuble

Sols organiques

Sols rocheux

Elément dominant Gravier

Elément secondaire Dénomination Gravier Sable Gravier sableux Limon Gravier limoneux Argile Gravier argileux Sable Sable Gravier Sable graveleux Limon Sable limoneux Argile Sable argileux Limon Limon Gravier Limon graveleux Argile Limon argileux Argile Argile Argile graveleuse Gravier Sable Argile sableuse Limon Argile limoneuse La mention organique est ajoutée aux appellations précédentes dans le cas d’une faible quantité de matières organiques. Si la quantité de matières organiques est importante, on distingue : la terre végétale ; la tourbe ; la vase. Le rapport de sondage précise si possible la dureté de la roche et son aspect.

La classification géotechnique

Terres grenues Terres graveleuses 50 % des éléments ont un diamètre supérieur à 2 mm Terres sableuses

Terres fines Terres argileuses 50 % des éléments ont un limoneuses diamètre inférieur à 2 mm MO ≤ 3 %

Sans fines Avec fines Sans fines Avec fines

et Sols peu plastiques Sols très plastiques

Terres argileuses et Sols peu plastiques limoneuses faiblement Sols très plastiques organiques 3 % ≤ MO ≤ 10 % Sols organiques

10 % < MO < 30 % MO ≥ 30 %

Grave propre Grave limoneuse Grave argileuse Sable propre Sable limoneux Sable argileux Limon peu plastique Argile peu plastique Limon très plastique Argile très plastique Limon peu plastique Argile peu plastique Limon très plastique Argile très plastique Sol moyennement organique Sol très organique

4 . Les mouvements de sol A . Le décapage de la terre végétale Le décapage ou décapement est l’élimination de la couche superficielle d'un terrain. C’est un terrassement de grande surface et de faible profondeur, dit en découverte • L'exécution manuelle est réservée aux terrains de petites dimensions • Sur des grandes surfaces, le décapage est effectué à l'aide d'engins mécaniques sur 20 à 40 cm d'épaisseur • Le décapage se fait en évitant de mélanger la terre végétale avec les terres de mauvaise qualité • La terre végétale est purgée des éléments encombrants • les terres d'origines différentes sont séparées • la terre est mise en tas sur 2 à 3 mètres maximum pour éviter son auto compression • pour des stockages de longue durée, l'ensemencement des terres avec des graminées à raison de 10 g/m² est recommandé

Largeur

B . Les déblais ou fouilles La surface concernée par les déblais est appelée surface affouillée Le fond de fouille désigne le niveau ou s’arrête l’excavation franche (terres coupées verticalement) blindée (les parois sont protégées par un blindage) talutée (les bords de la fouille sont en pente)

0

1

1

2

3

4

5

Rigole Excavation superficielle

2

3

Tranchée ou puits

4

5

Profondeur

en pleine masse : fouille exécutée sans limite de profondeur et de surface

La classification des terrains Les terrains sont classés dans l’ordre suivant, en fonction des difficultés d’extraction







terrain ordinaire : terres végétales, sables, remblais récents terrain argileux ou caillouteux non compact terrain compact : argiles compactes, glaise roches devant être attaquées au pic ou à la pioche roches dures exploitables au marteau piqueur roches très dures et nécessitant parfois l’emploi des explosifs

L’exécution des déblais • • •

Manuelle Mécanique l’exécution particulière

Le dressement des parois et des fonds de fouilles • •

pente longitudinale du fond de fouille de 2 à 5 % pour faciliter l’assainissement les sur-profondeurs par rapport aux niveaux fixés doivent être inférieures à 5 cm et les sur-largeurs inférieures à 5 cm pour les fouilles en rigole et à 10 cm pour les autres fouilles

La stabilité des parois • •

étayées (blindage des parois) taillées avec fruit

Les règles de sécurité • • • • • •

les objets se trouvant à proximité des futures fouilles sont enlevés ou solidement maintenus les fouilles en tranchées de plus de 1,30 m sont blindées ou étayées les parois des autres types de fouilles sont aménagées de façon à prévenir les éboulements le blindage tient compte des surcharges existantes au voisinage les zones de déblais sont délimitées et signalées pour les fouilles en tranchées, le blindage dépasse de 15 cm au-dessus du niveau du sol 1

1

1

2 Rapport 1/1

•

1

Rapport 1/2

3

Rapport 1/3

Pour les parois talutées, le rapport largeur sur hauteur est de 1/1 pour les sols instables sensibles à l’éboulement, ½ pour les sols résistants et 1/3 pour les sols compacts

La réalisation des tranchées La largeur des tranchées est fonction des objectifs poursuivis, du matériel utilisé, de l’environnement immédiat et de la nature des terrains • pour une profondeur de 0 à 1 m, la largeur est de 0,40 à 0,60 m • pour une profondeur de 1 à 1,50 m, la largeur est de 0,60 à 0,80 m • pour une profondeur supérieure à 1,50 m, la largeur est de 1,00 m

Le foisonnement des terres • Le foisonnement correspond à l’accroissement du volume apparent des matériaux • F = (V-Vo)/Vo F = coefficient de foisonnement Vo = Volume initial V = Volume final • Les coefficients de foisonnement sont variables selon la nature du sol





Roche = 0,65 à 0,7 Argile = 0,35 Terre végétale = 0,25 Sable et gravier = 0,12 à 0,15

C . Les remblais • • •

couche de matériaux apportée pour surélever le terrain naturel ou combler une déclivité ou une tranchée la surface intéressée par les remblais est appelée surface recouverte l’opération de mise en place d’un remblai se nomme remblayage

Les matériaux de remblais





une ou plusieurs couches de sols homogènes pas de matériaux ou d’objets susceptibles de nuire à la cohésion de l’ensemble Les matériaux gelés ou susceptibles de créer des désordres sous l’action du gel ne doivent pas être utilisés en remblais Les terres de bonne qualité sont réservées pour les couches supérieures

L’exécution générale des remblais •

la préparation des zones de remblais






•

le décapage de la terre végétale sur l’épaisseur prescrite le réglage et le compactage des fonds de forme la mise en forme et la stabilisation des talus la purge éventuelle des zones de sols compressibles ou des zones de portance insuffisante la réalisation des dispositifs de drainage si nécessaire

l’exécution des remblais comprend :







la reprise sur stock ou l’apport de matériaux existants le régalage des couches successives de remblais sur une épaisseur (0,2 à 0,3 m) l’arrosage si nécessaire le compactage jusqu’à obtention des exigences le réglage au profil définitif l’évacuation des terres en excès

Le remblayage sur de grandes surfaces les remblais par avancement

les remblais ordonnés

Le remblayage des tranchées • • •

un premier remblai sur 0,20 à 0,30 m d’épaisseur est réalisé avec du sable, du gravier fin ou des terres purgées de pierres un second remblai est mis en place et compacté par couche l’utilisation de matériaux auto-compactants (mélange de sable ou de graviers d’une dimension inférieure à 20 mm et de cendres volantes, de fillers ou de ciment à la dose de 30 à 130 kg/m3) est une alternative intéressante aux remblayages classiques

Le remblayage à proximité des bâtiments •

•

Le remblayage ne peut s’effectuer que si les protections et le drainage ont été mis en place et si la résistance des maçonneries est suffisante Le remblayage et le compactage éventuel sont conduits de façon à ne provoquer aucun dommage à la construction

Le remblayage des talus •

•

Les talus des remblais sont dressés soigneusement selon les profils et les tolérances prévus dans le projet. En règle générale, le rapport largeur sur hauteur est de 3/2 Le remblayage en terre végétale nécessite parfois la confection préalable de petits ouvrages (redans, fascines, grillages…)

Le cas particulier des terrassements routiers Les sols sont répertoriés en six classes définies en fonction des caractéristiques qui influent le plus sur leur comportement à la mise en oeuvre Classe A B C

Dénomination Sols fins Sols sableux ou graveleux avec fines Sols comportant des fines et des gros éléments

D

Sols et roches insensibles à l’eau

E

Roches évolutives

F

Critères caractéristiques D inférieur à 50mm F supérieur à 35 % D inférieur à 50 mm F compris entre 5 et 35 % D supérieur à 50 mm F supérieur à 5 %

F inférieur à 5 %

Fragilité et altérabilité définies par des essais dépendant de la nature des matériaux Matériaux Critères caractéristiques putrescibles, dépendant de la nature des combustibles, solubles matériaux ou polluants

Exemples Limons, argiles, etc.

Commentaires Sols sensibles à l’eau

Sables et graves argileux, etc. Argiles à silex, alluvions grossières, etc.

Sols plus ou moins sensibles à l’eau Difficulté de réglage des plates-formes et d’exécution des tranchées Sols insensibles à l’eau

Sables et graves propres, matériaux rocheux sains, etc. Craies, schistes, etc.

Tourbe, schistes houillers, gypse, résidus industriels polluants, etc.

Matériaux évoluant pendant les travaux

D . Les compactages Le tassement • •

Volume de terre tassée = volume initial - (volume initial x indice de tassement) L'indice de tassement est variable selon les terres




0,08 à 0,12 pour le sable 0,14 à 0,18 pour la terre végétale 0,20 à 0,30 pour l'argile

Le foisonnement permanent ou le tassement après foisonnement • •

Après une fouille, lors du remblayage du trou, il reste un excédent de matériaux L'indice de tassement après foisonnement est de




0,01 à 0,015 pour le sable 0,02 à 0,05 pour la terre végétale 0,04 à 0,08 pour l'argile

Le compactage •

Le compactage consiste à densifier artificiellement le sol

•

La qualité de compactage est fonction de l’épaisseur des couches compactées (20 à 30 cm pour les remblais routiers) et du matériel utilisé

•

Le compactage est obtenu par compression, et l'arrangement des matériaux est favorisé



par une application discontinue de la charge (multiples passages des engins, chocs, vibrations) par une teneur en eau optimale. L’état adéquat est déterminé par l’essai Proctor

L’essai Proctor •

• •

détermine la teneur en eau optimale qui conduit à la force portante maximale pour un sol donné et dans des conditions de compactage précises. En général, plus les courbes sont plates, moins le sol est sensible à l’eau et plus le terrain est facile à compacter L'échantillon mesuré sur le terrain doit avoir après compactage, une densité au moins égale à 95 % de la densité maximum établie sur le diagramme Proctor

Densité sèche

GRH 0/20 Discontinue 4/6 0/4 : 40 % 6/14 : 36 % 14/20 : 24 %

2,40

Densité sèche maximale : 2,25 Teneur en eau optimale : 4,8 %

2,30

2,20

2,10 1

2

3

4

5

6

7

8

9 Teneur en eau (%)

Les autres essais •

l'essai CBR (Californian Bearing Ratio) : destiné à apprécier la résistance du sol sous le poinçonnement dans des conditions bien définies






CBR ≤ 3 ⇒ Indice de qualité = 0 3 < CBR ≤ 6 ⇒ Indice de qualité = 1 6 < CBR ≤ 10 ⇒ Indice de qualité = 2 10 < CBR ≤ 20 ⇒ Indice de qualité = 3 CBR > 20 ⇒ Indice de qualité = 4 et 5

•

l'essai à la plaque : correspond à une mesure in situ de la déformation d’un sol à l'aide d'une plaque circulaire sur laquelle on exerce une charge

•

la mesure à la dynaplaque : indique la restitution énergétique d'un choc provoqué par une masse tombant sur une plaque d'appui reposant sur le sol par l'intermédiaire d'un ensemble de ressorts

4 . Les engins de terrassement A . Le matériel de transport • •

Le moto-basculeur (mini-dumper) Le tombereau ou dumper

B . Les utilitaires légers •

Le camion benne (porteur benne) PTAC

CU

< 19 T 26 T

1,5 à 12 T 17 T

38 T

26 à 28 T

Volume 3 à 7 m3 10 à 14 m3 15 à 25 m3

Nombre d’essieux 2 3 3

C . Le matériel de production • •

Le tracteur La décapeuse (syn. : scraper)

•

Le bouteur (syn. : bulldozer)

•

Le ripper (syn. : rooter)

•

La pelle hydraulique

•

La mini pelle

•

Le chargeur (syn. : chouleur)

•

La chargeuse compacte

•

Le chargeur pelle ou tracto-pelle

•

La niveleuse (syn. : grader)

•

La trancheuse

•

Les compacteurs



•

Le cylindre Le rouleau

Les matériels de compactage à main





la pilonneuse pneumatique la dame vibrante la plaque vibrante le cylindre à main