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LE TRAITEMENT DES REMBLAIS LE TRAITEMENT DES REMBLAIS D’ACCESD’ACCES AUX PONTSAUX PONTS

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PRESENTATION DES TECHNIQUES FRANCAISESPar M. Fragnet

Responsable de la cellule « Equipements des ponts » au CTOA du SETRA

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PRÉSENTATION DU SETRAPRÉSENTATION DU SETRA

• Position du SETRA dans l’organisation du Ministère des Transports Français

Document 1• Mission du SETRA

Document 2• Organigramme du SETRA

Document 3

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PLAN DE L’EXPOSEPLAN DE L’EXPOSE• INTRODUCTION• LA PROBLEMATIQUE DES REMBLAIS D’ACCES

AUX PONTS• LES SOLUTIONS ENVISAGEABLES

– LE CHARGEMENT PREALABLE DE SOL– PAR REMBLAIS SPECIAUX– PAR DALLES DE TRANSITION

• LES CONCLUSIONS DES VISITES D’OUVRAGES• CONCLUSIONS

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INTRODUCTION• Dans la zone délicate que constitue l'approche d'un ouvrage d'art, le

traitement du remblai d’accès vise à assurer le confort pour l'usager, la sécurité de la circulation, la protection du remblai et la protection de l'ouvrage en diminuant les sollicitations verticales induites par le trafic au passage de cette zone.

• Il importe de disposer de conseils pour aider à réaliser correctement et avec le moins de problème cet aménagement. Dans le cadre de notre mission, nous avons rédigé, il y a fort longtemps (les premiers conseils datent de 1962 à l’époque du lancement des premiers grands programmes autoroutiers en France), un guide sur ce sujet. Le document actuel est le guide « Dalles de transition » datant d’octobre 1984 et est toujours valable.

• Il convient, en effet, de ne pas négliger cette partie d'ouvrage car elle peut représenter, surtout pour les petits franchissements, une part notable du coût de l'ouvrage.

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1 – LA PROBLEMATIQUE DES REMBLAIS D’ACCES AUX PONTS

• D’un coté, nous avons un ouvrage qui est fondé sur un niveau dont les tassements sont maîtrisés et limités à des valeurs connues et faibles.

• De l’autre coté, le remblai contigu peut subir des tassements parfois importants.

• Entre ces deux parties, nous allons avoir un différentiel de tassement qui va poser un certain nombre de problèmes.

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1 – LA PROBLEMATIQUE DES REMBLAIS D’ACCES AUX PONTSLes raisons du tassement du remblai sont les suivantes :Tassement du terrain naturel sous les charges du remblai,Tassement du remblai lui-même,Difficulté de compactage au ras d’une culée.

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ConséquencesAprès quelques années

de trafic il s'ensuit un tassement qui conduit à une dénivellation entre la chaussée courante et la dalle de l'ouvrage d'art.

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Ces dénivellations sont inacceptables aux abords des ouvrages intéressant des voiries très importantes.En effet :

a) Ces véritables marches d'escalier (de quelques centimètres) sont très dangereuses pour les usagers circulant à grande vitesse dans des zones où leur attention n'est pas "concentrée". Il peut s'ensuivre : - une perte du contrôle de la direction du véhicule entraînant des accidents graves,- voire des désordres sur les véhicules eux mêmes qui peuvent présenter un danger, - et, à tout le moins, un inconfort de l'usager.

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b) Des études ont montré que des effets dynamiques importants pouvaient être engendrés par des défauts locaux aux abords des ouvrages. Certains facteurs peuvent doubler, ou plus, pour certaines vitesses, la valeur du coefficient de majoration dynamique donnée par les règlements.Il est à noter que ces valeurs extrêmes sont parfois atteintes pour des vitesses faibles : 20 km/h, qui donnent aux suspensions le temps d'intervenir au passage du défaut de nivellement, c’est pourquoi une limitation de vitesse sur les ponts ne résout pas forcément le problème! Voir Eurocode 1, partie 2 - actions sur les ponts dues au trafic, fig4.7 : représentation du coefficient de majoration dynamique à proximité des OA (de 0 à 6 m).

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c) La réparation de ces zones nécessite la condamnation d'une des voies de la chaussée ce qui entraîne une gêne pour les usagers et un travail supplémentaire pour les services gestionnaires.

d) Tout travail sur une voie à fort trafic entraîne des dépenses élevées : sécurité du personnel, ralentissement pour les usagers, etc. sans commune mesure avec la valeur des matériaux mis en oeuvre.

e) Ces rechargements localisés sont toujours d'une exécution très délicate ; en particulier la terminaison de la couche en sifflet qui présente toujours des arrachements et des reliefs d'où un inconfort supplémentaire pour l'usager.

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1 – LA PROBLEMATIQUE DES REMBLAIS D’ACCES AUX PONTSLa solution pourrait passer par l'exécution d'un rabotage localisé dans la zone du sifflet.

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2 - LES SOLUTIONS ENVISAGEABLES

2.1 . PAR CHARGEMENT PREALABLE DE SOL

2.2 . PAR REMBLAIS SPECIAUX2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION

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2.1 . PAR CHARGEMENT PREALABLE DE SOLMais cette solution ne peut pas, le plus souvent, être utilisée pour l'une des raisons suivantes :

a) Seule l'emprise indispensable à la construction de l'ouvrage d'art a pu être obtenue à temps, celle sous les accès est encore en formalités d'expropriation,

b) Les matériaux nécessaires aux remblais ne sont pas disponibles :

soit qu'ils proviennent de déblais qui ne seront exécutés que dans le cadre du marché des terrassements (en général postérieur à celui de l'ouvrage d'art),soit qu'ils proviennent de carrières non encore désignées ou disponibles.

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c) Ce système de fondations est en outre plus coûteux qu'un système classique de fondations superficielles, aussi il ne doit être réservé qu'aux cas particuliers de terrains délicats.

d) Il ne prémunit pas contre une éventuelle érosion du remblai ou un tassement "secondaire" du sol de fondation.

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2.2 . PAR REMBLAIS SPECIAUX

On peut envisager cette solution dans les cas suivants :sol en place incompressible,remblai de hauteur inférieure à 6 m,modifications des piles culées : suppression du chevêtre.

Ceci implique l'emploi de matériaux de remblai de qualité. Le choix est fait, selon les cas de figure, en fonction des disponibilités de matériaux et, donc, de l‘économie du projet.

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compris entre 15% et 35%.

compris entre 20 et 40%,

Elément passant au tamis de 5 mm

10%,12%,% de fines passant au tamis de 80 µm

100 < D < 300 mm0/80, propres, grenus et bien gradués,

Avec des matériaux de granularité

2ème exemple1er exemple

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Un troisième exemple de remblai de substitution est celui répondant aux spécifications pour une utilisation en remblai technique de buses métalliques.

Voir le guide SETRA « Buses métalliques, Recommandations et règles de l'art »

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Dans tous les cas :i. ouverture des fouilles et remblaiement dans la journée,ii. évacuation des eaux en fond de fouille par pompage, pente, puisard...iii. le remblai est mis en oeuvre et compacté par couches élémentaires dont

l‘épaisseur maximale (≈ 25 cm) et la méthode de compactage seront conformes au guide GTR (Réalisation des remblais et des couches de forme) (SETRA-LCPC).

iv. Les matériaux utilisés pour les remblais contigus doivent être des matériaux non traités ayant les caractéristiques suivantes :

- classification : classes B3, D2, R21 ou R22 telles que définie au § 5 de la norme NF P 11-300,

- dimensions maximales des plus gros éléments : 50 mm.Et L'entrepreneur doit fournir au maître d'œuvre les fiches techniques d'identification des matériaux proposés.

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2.2 . REMBLAIS SPECIAUX TYPE PONT RAIL

Aux abords des ponts rail, il est préconisé par Réseau Ferré de France un remblai constituant un bloc technique dont la géométrie et la constitution sont bien définies.

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Le ciment est de classe CEM II, 42.5.

équivalent de sable visuel au moins égal à 30 (ES < 30).

gélifs,

corrosifs vis-à-vis du béton,

dont les dimensions sont supérieures à 80 mm,Ils ne doivent pas comporter d‘éléments

bien graduée

être très propre% de fines < 5%

être propre% de fines < 10%

b) Grave traitée à 3% de ciment.a) Grave non traitée.

Les caractéristiques principales des matériaux préconisées sont résumées dans le tableau ci-dessous.

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Cas d'un pont à culées traditionnelles.L'ouvrage et le remblai d'accès sont construits avant le remblai courant.


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Cas d'un pont à travées d'approche.L'ouvrage et le remblai d'accès sont construits après le remblai courant.


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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITIONOn a adopté la solution dite de la "dalle de transition" qui consiste à jeter un pont entre le tablier ou le chevêtre de la culée ou de la pile culée qui ne peuvent pas, a priori, tasser car fondées sur semelle ou pieux et le terrassement général exécuté avec des moyens de compactage puissants.

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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION

Une dalle de transition est un équipement coûteux, surtout si l'ouvrage a une surface utile faible ; ainsi pour un pont de 100 m2, les dalles de transition représentent 7 à 8% du coût du pont.

La décision de mettre une dalle de transition ou de ne pas en prévoir une doit être prise en examinant les avantages qu'elle apporte par rapport au coût immédiat de l'investissement et au coût d'un éventuel rechargement d'ici quelques années quand la chaussée aux abords de l'ouvrage, faute de dalle, aura tassée.

L'opportunité de ce choix est à apprécier non pas seulement en sens de volume de trafic mais aussi en considérant le risque de tassement aux abords.

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Les paramètres à prendre en compte sont :a) la qualité du terrain naturel sur lequel reposera le remblai courant d'accès à l'ouvrage et les drainages éventuels envisagés,b) les qualités mécaniques du remblai d'apport : nature du matériau, conditions de mise en oeuvre, etc.,c) la bonne influence que peut donner un long intervalle entre la mise en œuvre de ce remblai et son utilisation comme support de la dalle,d) le compactage supplémentaire que peuvent apporter les engins de terrassement. On pourra, s’il le faut, guider transversalement ces engins pour homogénéiser ce sur-compactage,e) l'importance de la voie portée : densité et vitesse de la circulation, voire densité des poids lourds,f) le biais de l'ouvrage.

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Les usagers d'une autoroute à péage parcourue à grande vitesse sont plus sensibles à l'inconfort provoqué par les ressauts aux abords des ouvrages que ceux de certaines voiries dont la qualité générale permet d'admettre cet inconfort.

2.3.1 Organigramme décisionnel

Document

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2.3.2.1 Dimensionnement : Longueur

Elle est fonction de la distance où on estime le remblai bien compacté et de la qualité minimale de roulement dont on envisage de se contenter (en terme de coût).Il est conseillé que la dalle n’ait pas une longueur supérieure à la hauteur du remblai sous-jacent, c'est-à-dire le plus souvent 5 m (L < 6 m).Sur AR L > 3 m mais sur RN L > 1,5 m étant entendu que les dalles de très courte longueur ne constituent qu'une amélioration importante, mais incomplète, par rapport à l'absence de dalle de transition.A l‘exécution, ces longueurs peuvent être adaptées légèrement, de l'ordre de ± 10%, sans qu'il doive en résulter en principe des modifications sur les conditions de stabilité de l'ouvrage donc une nouvelle note de calcul.

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La valeur de la longueur qui s’appelle «LDALT » est portée dans les bordereaux de commande de calcul électronique géré par le CTOA. C’est la longueur droite comptée de l'axe du piédroit à l'extrémité de la dalle de transition.

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Certaines recommandations Suisses donnent cette longueur en fonction du tassement différentiel entre la culée et le remblai ainsi que de la cassure admissible dans le profil en long (angle ).La valeur de l'angle admissible est de 8% pour les routes secondaires et 4% pour les routes principales et les autoroutes (soit, pour une dalle de 5 m, un tassement de 4 cm et 2 cm respectivement).

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2.3.2.2 Dimensionnement : Largeur

La dalle doit contribuer à supporter la chaussée sous les zones circulées. Elle règnera donc au droit de la chaussée au sens géométrique et sa largeur sera celle de la chaussée augmentée dechaque coté de celle ci d'un débord variable (de 0,50 à 1 m) selon le type de dalle et les difficultés d'implantation aux abords de l'ouvrage.

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2.3.2.3 Dimensionnement : mode de calcul

Elles sont calculées comme une travée indépendante, simplement appuyée d'un côté sur la culée et de l'autre sur le terrain.Comme ce mode de calcul est particulièrement pessimiste puisqu'il ne tient pas compte de la présence du remblai sous-jacent, le calcul est fait avec les hypothèses suivantes.

a) La dalle prend appui sur le sol par une bande de 0,6 m de largeur. Ce bord libre est renforcé par une armature de chaînage.

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b) La charge prise en compte est le modèle LM1 de l’Eurocode 1, partie 2, tel que défini au tableau 4.2.

2.3.2.3 Dimensionnement : mode de calcul

0.81100V3

0.81200V2

0.91300V1Ts

Qik en kN

11.22.5V3

11.22.5V2

0.719V1UDL

Classe 2Classe 1αQqk en kNm²

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2.3.2.4 Dimensionnement : FerraillageDocument à lier

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2.3.2.5 Dimensionnement : Niveau

a) Cas où la chaussée en section courante est en béton de ciment(chaussée rigide)

Dans ce cas, la dalle de transition est relativement superficielle et suivie éventuellement d'une dalle intermédiaire.

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b) Cas où la chaussée en section courante est en béton bitumineux (chaussée souple).Ce type de chaussée comporte, sur une couche de forme en matériaux pulvérulents, des couches de plus en plus cohérentes jusqu‘à la couche d'usure constituant la surface de roulement.La dalle de transition doit être à un niveau tel que son extrémité côté remblai ne constitue pas un corps à déformabilité trop faible au sein de la chaussée souple. En effet, il y aurait le risque que le passage des charges au droit de ce point dur ne produise des efforts alternés dans les couches de la chaussée souple et provoque un cisaillement ou une fissure régressive en surface.

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b) Cas où la chaussée en section courante est en béton bitumineux (chaussée souple).C’est pourquoi, on cale le dessus de la dalle de transition, côté remblai, au niveau de la partie supérieure des terrassements (couche de forme en général).La cote du dessus de la dalle va donc être fonction de la structure de chaussée choisie.

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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION2.3.2.6 Dimensionnement : Appui

Cet appui est fonction de la structure de l'ouvrage et des piles culées.L'appui est continu sur un corbeau qui sera établi au niveau du plan conseillé pour la reprise du tablier.Il se fait par une section réduite de béton avec goujons (Ø 8 tous les 20 cm).Le tablier ne pouvant avoir de rotation négative de sa section d'about, le joint sera sans épaisseur ou de faible épaisseur (1 cm).

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2.3.2.6 Dimensionnement : AppuiContrairement à certaines dispositions proposées dans des guidesanciens, il est fortement déconseillé de fixer le joint de chaussée sur la dalle de transition. Cette disposition est à l'origine de désordres dus à un tassement important, côté remblai, de la dalle de transition ce qui provoque une rotation de celle-ci et du joint qui lui est solidaire.Cette rotation entraîne un soulèvement des abouts des joints de chaussée ce qui sollicite anormalement les ancrages.

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2.3.2.6 Dimensionnement : Appui

Disposition déconseillée

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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION2.3.2.6 Dimensionnement : Appui

C'est pourquoi il est conseillé de fixer le joint sur un mur garde grève, ce qui permet au joint de fonctionner dans des conditions plus satisfaisantes, mais présente l'inconvénient d'excentrer l'appui de la dalle de transition et d'augmenter les moments en tête des piles culées. Ceci parait moins grave que d'avoir, sous trafic, à recaler un joint!Même dans ce cas, il présente l'avantage :• de protéger les appareils d'appui,• d'offrir une meilleure tenue du joint,• de permettre un éventuel

changement de classe de joint.

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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION2.3.2.7 Dimensionnement : Cas des ouvrages biaisLe biais de la dalle est limité à 70 gr ; au-delà, cela nécessite une étude particulière des dispositions à prendre.

Pour des biais plus importants, il y a lieu de se poser la question de savoir si une dalle est nécessaire. En effet, une marche d'escalier de 0,5 à 1 cm affecte peu la circulation puisque les roues du véhicule n'attaqueront pas de front la dénivelée ; au niveau du confort de l'usager celui-ci ressentira un léger roulis et les effets dynamiques tant sur le véhicule que sur la structure seront trèsatténués.

D'autre part le biais de l'ouvrage a pour conséquence une augmentation de la valeur du côté parallèle à l'appui donc une augmentation de la surface de la dalle donc le coût en conséquence.

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2.3.2.7 Dimensionnement : Cas des ouvrages biais

C'est pourquoi il parait préférable, et de loin, de porter l'effort sur la qualité du remblai et sa bonne mise en oeuvre ce qui devrait, dans la majorité des cas, permettre d‘économiser une dalle de transition pour un même résultat.

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2.3.3 Dispositions techniques

La dalle de transition n'est qu'un palliatif aux conséquences dues au tassement incontrôlé du terrain naturel et du remblai d'apport.

Il ne faut donc pas oublier que cette solution ne dispense pas d'apporter le maximum de soins :• au remblaiement des fouilles, • à la préparation du terrain naturel, • au choix du matériau constituant le remblai, • à l'approvisionnement de ce matériau,• à son compactage.

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2.3 . PAR DALLES DE TRANSITION2.3.3 Dispositions techniques

La dalle de transition est coulée sur un béton maigre (dosé à 150 kg/m3 de ciment) d'une épaisseur de 10 cm. Ce béton est à considérer comme un béton de propreté dont la mise en oeuvre est précédée d'un compactage et d'un réglage du remblai d'accès sous-jacent. Le béton utilisé est de classe d’exposition (selon EN206) : XC2-C10.4/XA1-XC2-C10.4 ou XA2-XC2-C10.4 et de classe de résistance respectivement C25/30-C30/37 ou C35/45. Le dosage en ciment sera égal à respectivement 280, 330 et 350 kg/m3.

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2.3.4 Interférence avec les dispositifs de retenue

Les difficultés peuvent survenir lors de la mise en oeuvre des dispositifs de retenue, par exemple en empêchant le battage des supportsCe problème doit être détecté dès le stade du projet pour éviter, sur chantier, des "adaptations" plus ou moins heureuses : coupe de support par exemple avec fiche insuffisante, etc.Les solutions passent par :- Une révision des dimensions de la dalle de transition pour éviter

de gêner le battage des supports,- La mise en place de solution d'ancrages de dispositifs de retenue

adaptés : boite à sable, longrine non ancré.- L’utilisation de la dalle de transition comme dalle d'ancrage de la

barrière (sous réserve d’une étude particulière), - etc.

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2.3.5 Interférence avec les canalisations de service public

Compte tenu des tassements différentiels prévisibles aux approches d’un pont qui peuvent être préjudiciables à une bonne étanchéitédes conduites, il importe de tenir compte de cet aspect dans l’équipement de ces canalisations Si la canalisation est sous la dalle de transition, elle est impossible à visiter et à réparer sauf à déposer la dalle de transition. Sinon on prendra la précaution de dévier les canalisations à l'extérieur de la zone couverte par la dalle.Il est souhaitable d'utiliser, pour la canalisation, des joints souples et déformables.Les désordres dans les canalisations, suite à des tassements, provoquent des fuites, s'il s'agit de conduite d'eau, qui peuvent être à l'origine d'instabilité du remblai sous la dalle.

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2.3.6 Responsable des travaux

Il est fortement conseillé de confier l'exécution de la dalle à l'entrepreneur chargé de la construction de l'ouvrage, en prévoyant une exécution la plus tardive possible, car il semble le plus compétent

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3 - LES OBSERVATIONS FAITES LORS DES VISITES D’OUVRAGES

Les éléments sur le comportement en service des remblais d’approche aux ouvrages sont recueillis en exploitant les rapports d’inspection des ouvrages.On distinguera les deux situations :

- Les ouvrages ne comportant pas de dalles de transition,- les ouvrages avec dalles de transition.

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3.1 LES OUVRAGES SANS DALLE DE TRANSITION

Les tassements sont fréquemment observés avec les problèmes déjàsignalés au début de cet exposé et les difficultés pour remédier à la situation.En effet, la mise en œuvre d’une dalle de transition quand il n’en n’a pas été prévu une est extrêmement difficile et le coût de l’opération est sans commune mesure avec le gain de confort et de sécurité escompté. Aussi, bien souvent, on pallie en rechargeant la chaussée régulièrement!

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3.2 LES OUVRAGES AVEC DALLE DE TRANSITION

Pratiquement, aucune pathologie ou problème de comportement ne nous a été signalé, après enquête auprès des responsables en charge des visites des ouvrages. On signale seulement, parfois, une fissuration transversale à l’extrémité de la dalle, dans la zone de passage support rigide de la dalle au support souple du remblai.

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Dans les cas où un tassement du sol sous la dalle est prévisible, on peut envisager de réinjecter sous celle-ci. Si on a prévu des dispositions spécifiques, cela facilitera le travail.

Disposition type pour l'injection ultérieure sous dalle.

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On observe parfois des affouillements sous la dalle ou des enfants qui construisent des abris dans les culées. Les conséquences en restent

limitées grâce à la dalle de transition!

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CONCLUSIONSDans la zone délicate que constitue l'approche d'un ouvrage d'art, la dalle de transition est un équipement de confort et de sécurité pour l'usager, de protection du remblai et de protection de l'ouvrage en diminuant les sollicitations verticales induites par le trafic au passage de cette zone.Il convient en effet de ne pas négliger cette partie d'ouvrage car elle peut représenter, surtout pour les petits franchissements, une part notable du coût de l'ouvrage, mais, aussi, être la source de souci pour le futur gestionnaire de la route.Les dispositions que nous avons présentées et qui sont utiliséesdepuis de nombreuses années s’avèrent efficaces et donnent satisfaction. Ce qui explique que les guides publiés par le SETRA ont peu évolués sur leur contenu.

MERCI DE VOTRE ACCUEIL ET DE VOTRE MERCI DE VOTRE ACCUEIL ET DE VOTRE ATTENTIONATTENTION

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