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Les bonnes pratiques pour les terrassements et les routes
rurales
Séminaire international de l’AIPCR
Syndicat Professionnel des Terrassiers de France Tunis, le 16.11.2018 Chairman Technical Commitee CEN/TC 396 « Earthworks »
Tunis, Tunisie, 14 - 16 Novembre 2018 à l’hôtel Golden Tulip El Mechtel Tunis
Présentation du Manuel Terrassement Mr. Guy RAOUL Ingénieur Conseil
Manuel Terrassement
Conception et réalisation d'ouvrages en terre
(infrastructures routières)
COMITÉ TECHNIQUE TC 4.4 DE L’AIPCR « TERRASSEMENTS ET ROUTES NON REVÊTUES »
COMITÉ TECHNIQUE CM8 DE L’AIPCR COMITÉ FRANÇAIS « TERRASSEMENTS »
Les bonnes pratiques pour les terrassements et les routes rurales, Tunisie 14-16 nov. 2018
Structure du Manuel Terrassement
Partie 1 Considérations générales
Partie 2 Développements techniques particuliers
2/A Les matériaux
2/B Le traitement des matériaux
2/C Le projet de terrassement
2/D La réalisation des terrassements et contrôles
2/E Aspects environnementaux
2/F Les terrassements dans la construction de
routes non revêtues
2/G Méthodes et techniques innovantes
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Publication du Manuel Terrassement
sur le site PIARC
Partie 1 Considérations générales
A partir de Décembre 2018 en Versions française,
anglaise et espagnole.
Partie 2 Développements techniques particuliers
2/A à 2/D
Disponible en Version française en Janvier 2019
Publication après traduction en anglais et en
espagnol
2/F et 2/G
Les Parties 2/F et 2/G sont à compléter par de
nouvelles contributions attendues de pays membres de
l’AIPCR
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Recueil de règles de l’art, de bonnes pratiques, …pour
sensibiliser les lecteurs sur la gestion du Terrassement, au stade
de la conception des ouvrages en terre, du projet et de la
réalisation des terrassements.
Ensemble de méthodes et techniques spécifiques
Intérêt du Manuel
Regrouper toutes les connaissances techniques mises en
commun dans le domaine du Terrassement depuis 25 ans dans
l'AIPCR.
Apport complémentaire de différents pays membres de
nouvelles références provenant de guides, spécifications
techniques, normes, …
Contenu du Manuel
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Sources
o Rapports techniques « AIPCR » concernant terrassement,
couche de forme, drainage, conditions climatiques, …
o Séminaires internationaux ou autres évènements
auxquels s’est
associé l’AIPCR, ...
o Etudes de cas et retours d’expériences
Référence récente importante :
o Norme européenne « Terrassements »
Documents élaborés par le Comité Technique
CEN/TC 396
« Earthworks » (Secrétariat AFNOR).
Contenu du Manuel
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Normes européennes Terrassements (Earthworks)
Série EN 16907
Publiées en Décembre 2018
Partie 1 : Principes et règles générales
Partie 2 : Classification des matériaux
Partie 3 : Procédés de construction
Partie 4 : Traitement à la chaux et/ou aux liants
hydrauliques
Partie 5 : Contrôle et suivi de la qualité
Partie 6 : Réalisation de terre-plein par matériaux de
dragage
Normalisation européenne
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Normes européennes Terrassements (Earthworks)
Série EN 16907
Projet de norme en cours d’enquête CEN
Partie 7 : Placement hydraulique d’excédents miniers
Elaboration en cours
Partie 8 : Méthodes d’essais
Rapport technique en cours d’élaboration
Sous-produits industriels et matériaux recyclés
(Matériaux alternatifs industriels et recyclés)
Normalisation européenne
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Domaine d’application de la Norme “Terrassement”
Infrastructures de transport
Routes et Autoroutes
Lignes ferroviaires et Lignes à grande vitesse (LGV)
Aéroports
Voies d’eau, canaux
Autres ouvrages
Zones aéroportuaires et portuaires
Endiguements / protections en site fluvial et maritime
Barrages en terre et en enrochements
Plate-formes logistiques, commerciales, grands immeubles,…
Ouvrages environnementaux : merlons paysagers, centres
d’enfouissement techniques, …
Nota. Les digues et les barrages, nécessitent des terrassements qui ont des exigences spécifiques de conception et de construction
Normalisation européenne
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Terrassement : activité économique majeure dans le
domaine des infrastructures et des aménagements
(Earthworks)
Terrassement : procédé de construction spécifique
(Earthworks)
Objectif : La construction d’ouvrages en terre
(Earth-structures)
Définitions du Terrassement
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Ensemble d'opérations composites
Procédé de réalisation qui comprend :
l'extraction, le chargement, le transport
la transformation et l'amélioration
la mise en œuvre, la stabilisation et le compactage
de matériaux
o naturels (sols et roches)
o secondaires ou recyclés
Les travaux sont éventuellement réalisés sous l’eau
Procédé de construction du Terrassement
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Conception et réalisation des ouvrages en terre qui constituent
l’ensemble de l’infrastructure routière
Ouvrages en terre élémentaires :
o Déblais
o Remblais
Procédé de construction de façon à obtenir des déblais et des
remblais stables et durables.
Structure support de chaussée :
o plateforme supérieure des terrassements
o couche de forme,
o éventuellement couche d’assise de chaussée en matériaux
naturels traités
Conception d’ouvrages en terre
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Il convient de distinguer :
La conception des ouvrages en terre en termes de
stabilité et de déformation (Mécanique des sols et des
roches) dont le Manuel rappelle succinctement les bases.
La conception géotechnique et structurelle fournit les
spécifications concernant les propriétés et les fonctions de
l’ouvrage achevé (géométrie, rigidité, portance,
perméabilité, …)
Conception d’ouvrages en terre
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Référence AIPCR
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Matériaux
Matériaux naturels / Sols et roches
o Cas des matériaux aptes suivant les spécifications
o Cas des matériaux en limite des spécifications :
matériaux marginaux
o Cas particulier des matériaux latéritiques (rencontrés en
grandes quantités dans certains continents)
Matériaux alternatifs
Il s’agit notamment de matériaux « artificiels » ou
recyclés pouvant être utilisés en technique routière,
principalement à proximité des lieux de production ou de
stockage.
Déchets
Sols pollués
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Le Manuel présente une comparaison des spécifications et
normes dans le domaine des terrassements, notamment en
matière de classification des matériaux
Différentes approches suivant les pays / Exemples
Type USA (US, Amérique du Sud et du Nord, Asie,..)
Australie, partiellement Grèce, Italie, Allemagne,…)
Type France (France, Belgique, Afrique du Nord,…)
Afrique francophone / guides CEBTP pour pays
tropicaux en instance de révision
Type UK (UK, certains pays Européens,…)
Normalisation Européenne « Terrassements »
Classifications de matériaux
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Sols et roches
Evolutifs ou fragmentables
A composés particuliers (sulfates, sulfures, matières
organiques, gypse, …)
Trop humides
Trop secs
Très argileux
Homométriques, mal charpentés,…
Les familles de matériaux marginaux
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Principaux matériaux Sous-produits industriels / procédés thermiques et chimiques laitiers de haut-fourneau laitiers d'aciéries cendres volantes Mâchefers d’incinération d’ordures ménagères (MIOM ou MIDND) (Problématique mondiale)
Sous-produits miniers schistes houillers
Produits de démolition
Matériaux naturels renfermant des matières organiques Matériaux divers hors spécifications Déchets de mines et de carrières sédiments de dragage
Résidus d’origines diverses Pneus
Matériaux alternatifs
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Exemple : Spécification PG-3 Espagne
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Traitement
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Définitions AIPCR :
Traitement (Treatment) : terme général pour désigner un procédé
consistant à modifier un matériau donné afin qu’il puisse remplir les fonctions
auxquelles on le destine.
Amélioration (Improvement) : opération qui consiste à améliorer les
propriétés physiques d’un sol – comme la teneur en eau naturelle, la plasticité, la
sensibilité à l’eau et au gel, l’aptitude au compactage – par l’addition d’un liant. La
quantité de liant ajoutée est cependant insuffisante pour obtenir un durcissement
significatif et durable.
Stabilisation (Stabilization) : opération qui consiste à augmenter très
sensiblement (généralement à moyen ou à long terme) les caractéristiques
mécaniques d’un sol, de manière à l’amener dans un état définitif de stabilité, en
particulier vis à vis de l’action de l’eau et du gel. Elle permet d’obtenir de manière
permanente des performances mesurables par des méthodes propres aux matériaux
solides.
Traitement
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Définitions Traitement
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Techniques les plus utilisées pour valoriser l’emploi de matériaux
naturels marginaux du site (remblais, PST, couches de forme, assises
de chaussées) et l’emploi de matériaux alternatifs
Progrès innovants développés par :
Meilleure connaissance des aptitudes au traitement
Optimisation des méthodes
Evolution des produits liants
o Les plus utilisés dans le monde : chaux sous diverses forme et
ciments
A noter depuis plusieurs années, utilisation de liants hydrauliques routiers
(LHR) mis au point par les industriels (En France, en Europe,..) et fabriqués
pour des emplois spécifiques de traitement de sols
Evolution des matériels de l’atelier de traitement
Gains en précision Gains en potentiel de malaxage
Traitement
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Traitement
Méthodes de traitement
traitement à la chaux vive, traitement aux liants hydrauliques, traitement
mixte
Études de traitement
des matériaux mis en remblais, des matériaux mis en couche de forme
Aptitude au traitement
Essai spécifique d’aptitude au traitement d’un sol (pouvant déceler la
présence de composés particuliers pénalisants)
Études de formulation (3 niveaux envisagés)
le niveau 1 qui permet de vérifier l’adéquation des performances
obtenues avec les objectifs fixés
le niveau 2 qui comporte la détermination des dosages en liants et
l’optimisation des performances à atteindre ;
le niveau 3 qui concerne le dimensionnement des couches de formes
en fonction du calcul des structures de chaussées.
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La stratégie du Terrassement est fondée essentiellement sur deux études :
mouvement des terres optimisé en :
oréutilisation des matériaux du site en fonction de leur destination,
éventuellement transformés (aération, traitement aux liants, élaboration…)
odistances de transport
oconditions de circulation (pistes)
planification des travaux permettant d’optimiser les délais :
omoyens adaptés (matériel, personnel)
osolutions techniques et périodes d’exécution des travaux en fonction de la
sensibilité des matériaux (eau, précipitations, températures, gel)
Ces études s’appuient en priorité sur les données suivantes :
géométriques : terrain naturel, emprises, ouvrages
données géologiques et géotechniques, météorologie
dispositifs d’ assainissement et drainage
Etudes de Terrassement
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Les opérations de terrassement ont un impact immédiat sur
les circulations d’eau souterraines et superficielles.
Nature des travaux à réaliser :
Rétablissements des écoulements naturels
Assainissement : eaux de surface
o Assainissement en phase construction et en service
o Prévenir les pollutions éventuelles.
Drainage : eaux internes
o Gestion des eaux souterraines.
o Dispositifs de drainage, pouvant être soit provisoires soit
définitifs
o Objectif : capter les eaux pour pérenniser les
caractéristiques des ouvrages
Assainissement et drainage
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Etudes géotechniques
Importance déterminante dans la réussite du projet.
Elles permettre de gérer :
l’utilisation optimale des matériaux du site
la stabilité des ouvrages
la participation des couches structurantes au
dimensionnement des structures de chaussées
Différentes étapes d’études des matériaux (sols et
roches)
Etudes géologiques et hydrologiques :
Etudes géotechniques :
o Identification des matériaux o Classification des matériaux
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Dispositions constructives remblais
Remblais d'infrastructure La section transversale des remblais d'infrastructure (pour les autoroutes, les voies ferrées, …) peut être divisée pour former les zones suivantes
la base (A)
le noyau (B)
les encagements (zones latérales) (C)
la zone supérieure (D)
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Dimensionnement des chaussées
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Dimensionnement des chaussées
Objectif : optimisation économique de la structure de
chaussée
Prise en compte pour le calcul du dimensionnement de la
chaussée des parties structurantes du Terrassement
Partie Supérieure du Terrassement (PST)
Couche de forme
Le cas échéant couche de fondation en matériaux
traités
Le dimensionnement tient compte notamment de la
portance et de la résistance au gel
( Vérification gel-dégel) au niveau de :
L’ arase de terrassement La plate-forme support de chaussée
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Dimensionnement des couches de forme
traitées
Rt Résistance à la traction MPa
E module d’élasticité Mpa
Mesures à 28 jours et 90 jours
La connaissance de la classe
mécanique du matériau traité et
celle de la classe d’arase permet
le dimensionnement de la couche
de forme traitée, en fonction du
niveau de plate-forme visé
Exemples de zones définissant la classe
mécanique des matériaux traités en fonction
du couple Rt / E
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Réalisation
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Réalisation / Adéquation du matériel
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Réalisation / Adéquation du matériel
Le projet d’utilisation des matériaux
dans le mouvement des terres et le
planning détermine le choix des
techniques et du matériel et les
conditions de réalisation des
opérations du terrassement :
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Contrôles
Les « méthodes d’essais » relatives au contrôle des
terrassements sont réparties en trois groupes :
contrôles d’identification des matériaux
contrôles de mise en œuvre
Le compactage requis des matériaux permet d’assurer la
stabilité du massif remblai .L'utilisation de l‘Optimum
Proctor permet d'obtenir ce résultat.
contrôles de matériels
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Contrôles d’identification des matériaux
Principales méthodes d’essais utilisées
Analyses granulométriques
Limites d’Atterberg (Indice de plasticité Ip) ou
Valeur au bleu de méthylène d’un sol (VBS) (*)
Teneur en eau
Essai Proctor Normal et Modifié
CBR immersion ou Indice IPI (Indice portant immédiat) (*)
Essai Los Angeles
Essai d’usure Micro Deval en présence d’eau
Fragmentabilité des matériaux rocheux (*)
Dégradabilité des matériaux rocheux (*)
…
(*) Méthodes d’essais des nouvelles normes européennes
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Contrôles de mise en œuvre
Principales méthodes d’essais utilisés pour le contrôle
Contrôle de la qualité de compactage Mesures de densité en place
densitomètre à membrane
gammadensimètre
pénétromètre dynamique …
Détermination de la qualité de compactage Contrôle de compactage en continu (CCC) (*)
Méthode du Q/S (*)
Contrôle de la portance Essais de plaque
Déflexion
CBR ….
(*) Méthodes d’essais des nouvelles normes européennes
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Aspects environnementaux
Objectif général
Concevoir, construire, aménager et entretenir des infrastructures routières
performantes sur le plan économique, responsables sur le plan social et
respectueuses de l’environnement.
Principaux enjeux pour le Terrassement
Préservation des ressources non renouvelables
Par la valorisation de matériaux disponibles sur le projet. Cette
valorisation permet de diminuer les transports induits par le projet.
Objectif : Tendre vers le ré-emploi ou la valorisation de 100% des
matériaux géologiques naturels excavés sur les chantiers
Valorisation de matériaux alternatifs
Cette utilisation permet dans le même temps d’éliminer des
déchets.
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Aspects environnementaux Principaux enjeux pour le Terrassement
Réduire la consommation d’eau sur les chantiers
de terrassement
Réduire les émissions de gaz a effet de serre et la
consommation d’énergie
o Bilan et suivi des émissions de gaz à effet de serre
o Bilan équivalent carbone (ou équivalent CO2)
Préserver la biodiversité et les milieux naturels
Accroitre la performance environnementale de
l’activité Terrassement
. Outil de mesure,
Mise en place d'un ≪ Eco-comparateur ≫
comportant des indicateurs de performance
environnementale
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Enjeux stratégiques du Terrassement
Cercle vertueux de la conception jusqu’ au projet et à la réalisation
Optimiser l’utilisation des matériaux locaux avec un objectif recherché
de 100%
o Considérer les déblais comme des ressources en matériaux
destinés,suivant leur qualité, aux besoins du projet :
o remblais, couches de forme, voire couches d’assises de
chaussées,
o remblais particuliers
o aménagements paysagers sur le site,…
Distribution des matériaux suivant le mouvement des terres
optimisé
Etudes géotechniques performantes pour l’utilisation de :
o Matériaux aptes aux besoins suivant spécifications
o Matériaux marginaux suivant études spécifiques
o matériaux alternatifs
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Enjeux stratégiques du Terrassement
Stratégie qui conduit à :
Economie du projet
Contribution au développement durable
o Préservation des ressources naturelles
o Diminution des transports
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Merci pour votre attention
Thank you for attention