Matériel de Travaux Publics

I.U.T de Bordeaux Département Génie Civil Construction Durable DUT GCCD S3 Etude de cas Partie TP

Matériel de Terrassement, de transport et de réalisation de chaussée

Un chantier de terrassement routier consiste à modeler le paysage sur une emprise donnée. Ce modelage se fera par l’extraction des matériaux dans les zones de déblai et par la mise en oeuvre de tout ou partie de ces matériaux dans les zones de remblai. Les problèmes auxquels est confronté le terrassier sont toujours les mêmes : - terminer les travaux dans le délai contractuel. - obtenir un coût minimum au m3 terrassé. Pour satisfaire ces deux critères, l’entrepreneur va devoir optimiser la production. Pour cela, il dispose d’une gamme étendue de matériels aux coûts et rendements variables. Son choix sera guidé par la nature du sol à exploiter et les distances de transport des matériaux.

⊗

Différents types de sols rencontrés : On peut retenir une classification simplifiée comme suit : è è è

⊗ Distance

Sols meubles : terre végétale ... Sols compacts: arènes granitiques ... Sols rocheux : massifs nécessitant un minage avant extraction.

de transport :

Une distance de transport n’est dans la réalité jamais un constante. C’est une distance moyenne entre une zone de remblai et une zone de déblai. On détermine cette distance de transport en établissant le mouvement des terres. A chaque matériel de transport correspond une distance de transport optimum.

Les matériels de terrassement : 1. Les matériels d’extraction : 1.1) Le bouteur ( Bull ) : Masse en ordre de marche Puissance Capacité de la lame Nature du sol

de 5 à 100 tonnes de 50 à 1000 chevaux de 1 à 35 m3 meuble ou compact

Pour des sols meubles, le bouteur “charge“ sa lame puis pousse le matériau jusqu’à la zone de dépôt ( ex: décapage de terre végétale ). Pour des sols compacts, il devra tout d’abord ameublir le sol à l’aide de son ripper avant de charger sa lame et pousser les matériaux. 1.2) Le chargeur : On distinguera deux types de chargeurs : ⊗ le

chargeur sur pneus :

Masse en ordre de marche Puissance Capacité du godet Nature du sol

de 5 à 100 tonnes de 70 à 800 chevaux de 1 à 12 m3 meuble

Le chargeur sur pneus ne peut être utilisé qu’au chargement de matériaux meubles (terre végétale, granulats ) sur des plates-formes entretenues et ne cédant pas sous son poids.

⊗ le

chargeur sur chenilles (tracks) :

Masse en ordre de marche Puissance Capacité du godet Nature du sol

de 5 à 25 tonnes de 70 à 300 chevaux de 1 à 5 m3 meuble à faiblement compact

De par sa meilleure adhérence que le chargeur sur pneus, il pourra être affecté à l’excavation de matériaux meubles voire faiblement compacts et il pourra évoluer sur des plates-formes de capacité portante plus faible. 1.3) La décapeuse ( scraper) : Masse en ordre de marche Puissance Capacité de la benne Nature du sol

de 30 à 70 tonnes de 300 à 1000 chevaux de 15 à 35 m3 meuble ou compact mais ripé

Les différents types de décapeuse sont : ⊗ décapeuse automotrice à un essieu moteur. ⊗ décapeuse autochargeuse à un essieu moteur. ⊗ décapeuse automotrice à deux essieux moteur. La décapeuse est composée d’une benne effectuant à la fois le chargement et le transport des matériaux. Le chargement s’effectue par le fond de la benne qui s’abaisse hydrauliquement et arase le sol. Lorsque la benne est pleine, elle se relève et un obturateur la referme. Le déchargement s’effectue soit par vidage par la fond soit par poussage des matériaux vers l’avant à l’aide d’une lame placée à l’arrière de la benne après avoir relevé l’obturateur. Malgré leur puissance élevée, ces machines nécessitent l’aide d’un autre engin pour le chargement. Cette aide est apportée par un bouteur qui pousse la décapeuse.

1.4) La pelle hydraulique : Masse en ordre de marche Puissance Capacité du godet Nature du sol

de 0,5 à 350 tonnes de 20 à 2000 chevaux de 0,1 à 25 m3 tous sols sauf rocher non miné Il existe deux configurations de travail :

Equipement rétro

Equipement Butte

L’équipement rétro est l’équipement traditionnel des pelles utilisées en terrassement routier. Dans cette configuration, la plate-forme de travail de la pelle est surélevée par rapport à la plate-forme de chargement des camions ou tombereaux. Elle est située à peu près au niveau de la benne de l’engin de transport dans le but de diminuer la durée du cycle de chargement. La dénivelée entre les deux plates-formes est de l’ordre de 2 à 4 mètres, selon la taille de la machine.

L’équipement butte est réservé presque exclusivement aux pelles travaillant en carrières où la hauteur des fronts de taille est supérieure à 4 mètres et empêche donc l’utilisation de l’équipement rétro. Le godet peut être à vidage frontal ou à vidage par le fond (tri des matériaux).

Equipements optionnels: ⊗ Bras de grande longueur (dressement de talus, démolition). ⊗ Brise Roche Hydraulique. ⊗ Godet trapèze pour la réalisation de fossés. ⊗ Godet de curage.

2 Matériel de transport : 2.1) Le bouteur : Caractéristiques Distance de transport

voir paragraphe 2.1.1. < à 50 mètres

Le bouteur peut être considéré comme engin de transport lorsqu’il refoule les matériaux comme lors du décapage de la terre végétale. Le transport des matériaux par le bouteur ne sera rentable que sur de courtes distances (< à 50 mètres). 2.2) La décapeuse ( scraper) : Caractéristiques Distance de transport

voir paragraphe 2.1.3. < à 2000 mètres

La décapeuse combine à la fois les capacités de chargement et de transport. Pour les distances de transport inférieures à 2000 mètres (pour des matériaux meubles ou faiblement compacts et ripés) elle est l’outil de transport idéal. Au delà de cette distance de 2000 mètres, elle n’est plus rentable car sa vitesse de déplacement est assez faible.

2.3) Les tombereaux : On distinguera : Les tombereaux articulés ( 4×4 , 6×6 )

⊗ Les

Les tombereaux rigides (4×2)

tombereaux articulés :

Masse en ordre de marche Puissance Capacité de la benne Charge utile Distance de transport

de 20 à 30 tonnes de 250 à 450 chevaux de 15 à 25 m3 de 20 à 40 tonnes < à 2000 mètres

Ces véhicules sont des véhicules par définition tout terrain qui peuvent circuler sur des pistes provisoires non entretenues. Leur rendement sera bien sûr meilleur s’ils circulent sur des pistes à sol dur et entretenues. ⊗ Les

tombereaux rigides :

Masse en ordre de marche Puissance Capacité de la benne Charge utile Distance de transport

de 30 à 200 tonnes de 250 à 1000 chevaux de 15 à 100 m3 de 20 à 200 tonnes < à 2000 mètres

Sur chantier, ces véhicules ne peuvent circuler que sur des pistes dures et parfaitement entretenues. On aura tout intérêt à utiliser comme piste de chantier les déblais et remblais déjà réalisés, d’où une certaine cohérence à entretenir au niveau de l’organisation du chantier et du mouvement des terres. Pour tous les tombereaux, la détermination de la vitesse moyenne de déplacement est fonction de la nature de la piste. On peut déterminer cette vitesse à l’aide d’abaques fournis par les constructeurs.

⊗ Les

camions routiers : On distinguera : Les camions benne ( 6×4 , 8×4 )

Les semis-benne

Les camions routiers sont retenus pour les transports de matériaux sur des distances > à 4000 mètres et tous les transports devant emprunter les routes du domaine public.

3) Les matériels de mise en remblai : 3.1) Le bouteur : Caractéristiques : voir paragraphe 2.1.1. Le bouteur devra égaliser grossièrement les matériaux apporter apportés par les camions ou tombereaux avant le nivellement par la niveleuse. Dans ce cas là, on retiendra un bouteur de puissance moyenne ( de 150 à 250 chevaux ) . 3.2) La niveleuse : Masse en ordre de marche Puissance Largeur de la lame

de 10 à 30 tonnes de 100 à 300 chevaux de 3,5 à 5 mètres

La niveleuse est un engin de finition. Sa lame, placée entre les essieux avant et arrière est orientable dans toutes les directions. Le guidage de la lame peut être assisté par un guidage GPS. La niveleuse peut également, grâce à son déport de lame et à la marche en crabe être affectée au réglage des talus. Elle peut être dotée de deux équipements supplémentaires : ⊗ le scarificateur (petit ripper) ⊗ la lame avant

3.3) Le rotograde :

Le ROTOGRADE, a été conçu pour les réglages fins de couche de forme et les arases de terrassements. Ensemble de réglage fin : Rotor 6 mètres, diamètre 950 mm, 125 dents. Ensemble de chargement en continu : Rotor 4 mètres, diamètre 1400 mm, 157 dents. Ensemble rotor réglable en hauteur par roues de jauge asservies à un système de guidage GPS ou laser. Tapis central pour tapis orientable à 180° pour chargement des matériaux en continu dans les bennes de camions 3.4) L’autograde :

Engin porté par quatre chenilles destiné à la construction de chaussées en béton, en mélanges bitumineux, en graves traitées ou non, ou au reprofilage d'un matériau préalablement étalé. Le réglage des profils en long et en travers est assuré par un rotor fixé à un châssis, lui-même réglé en niveau par rapport au sol par l'intermédiaire de vérins hydrauliques asservis à un système laser ou GPS (le guidage par fil est aujourd’hui abandonné) 3.5)Matériel de traitement de sol : On appelle traitement de sol l’adjonction au matériau du site de la chaux ou du ciment routier (de 1 à 3 % en masse). Le but de ce traitement est à court terme de faire chuter la teneur en eau du matériau et donc de permettre sa mise en œuvre rapidement et à long terme d’améliorer ses caractéristiques mécaniques. Cette opération fait appel à deux matériels : ⊗ l’épandeur de liant ⊗ le malaxeur ⊗

L’épandeur de liant :

Capacité de la trémie Puissance

de 5 à 15 tonnes de 150 à 300 chevaux

C’est un engin tout terrain équipé d’une trémie de stockage et d’un système de dosage du liant (tapis à bande).

⊗

Le malaxeur : Il existe deux types de malaxeurs :

Les malaxeurs à arbre horizontal Puissance : de 250 à 600 chevaux Profondeur de malaxage : jusqu'à 60 cm

Les malaxeurs de type charrue Puissance : de 250 à 600 chevaux Profondeur de malaxage : jusqu'à 50 cm

Le malaxeur à arbre horizontal permettra d’obtenir une homogénéité satisfaisante en une seule passe, alors qu’avec une charrue (à disques ou à socs) il faudra 2 à 4 passes pour obtenir un résultat correct.

3.6) Les compacteurs : Selon les règles en vigueurs éditées par le SETRA et le LCPC, les compacteurs sont classés en 5 catégories :

Les compacteurs à pneus (classe P)

Les compacteurs vibrant à cylindre lisse (classe V)

Les compacteurs vibrants à pieds dameurs (classe VP)

Les compacteurs statiques à pieds dameurs (classe SP)

Les plaques vibrantes (classe PQ)

Paramètres définissant les règles de compactage : A chaque type de matériau (classifié selon la réglementation GTR) correspond une énergie de compactage optimum. On peut vérifier sur le terrain l’énergie de compactage apportée au matériau par la méthode du Q/S (Q représente le volume de matériaux mis en œuvre, et S la surface de remblai compactée).

Exemple de tableau de compactage :

3.7) Les arroseuses : Le rôle de l’arroseuse sur chantier peut être double : ⊗ arrosage des pistes dans le but de réduire l’émission de poussières au passage des engins circulant sur le chantier. ⊗ arrosage du matériau à mettre en œuvre si ce dernier est trop sec pour sa mise en place.

4) Autres matériels : 4.1) Les perforatrices :

Ces machines réalisent les trous pour les tirs d’explosifs. Les diamètres de forage courants sont 89 et 115 mm. Le rendement horaire est de l’ordre de 50 et le rendement journalier de 3000 à 4000 m3 (il sera fonction du maillage du tir et de la dureté de la roche. 4.2 Les concasseurs mobiles :

Ces matériels permettent de concasser les matériaux rocheux extraits sur le chantier pour ensuite réaliser les couches de forme de la future chaussée. Le rendement moyen (fonction de la granulométrie des matériaux, de la dureté de la roche) peut atteindre 1500 à 2000 tonnes par jour. 4.3) Les fraiseuses :

Elles servent à raboter la chaussée avant travaux. Les matériaux sont rabotés par un rotor équipé de dents et les matériaux évacués par l’intermédiaire d’un tapis roulant permettant de charger des camions. 4.4) Les finisseurs :

Ils permettent la mise en œuvre des bétons bitumineux. Ils sont composés d’une trémie de réception du matériau, d’un convoyeur qui achemine le matériau au niveau de la table lisseuse qui assure en partie le compactage du béton bitumineux.

4.5) Les répandeuses : Elles permettent le répandage des bitumes et émulsions de bitume lors de gravillonnages.

4.6) Le gravillonneur : Il permet le répandage des gravillons lors des opérations de gravillonnage.