4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul
description
Transcript of 4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul
GR/JV 1
Spécifications
et contrôles
des Terrassements
Utilisation optimale
dematériaux
en limite
de
spécifications
Exemples
d’utilisationde pélites
en remblais
de grande
hauteur
Earthworks in Europe / 2nd international Seminar –
3rd and 4th June 2009 –
LondonGuy RAOUL :Syndicat Professionnel des Terrassiers de France –
Jérome
VARILLON : Cete
de LYON/LRPC de Clermont Ferrand –
GR/JV 2
Utilisation optimale de matériaux Pélites
en remblais de grande hauteur
Spécifications techniques (GTR)Les chantiers de BRIVELa conception du projetCaractérisation géotechnique des pélitesLe chantier expérimental de GUMONDRéalisation et Contrôles des chantiers Conclusions
GR/JV 3
Spécifications techniques (Guide GTR) Classification des matériaux
Sols fins D max ≤ 50 mm (A,B)•
Granulométrie : % de fines (passant à
80 um)
•
Argilosité
: Vbs
et Ip•
Etat hydrique : PROCTOR, IPI
Sols à gros éléments : D max > 50 mm (C)Sols insensibles à l’eau D max ≤ ou > 50 mm(D) Matériaux rocheux (R)
•
Nature pétrographique de la roche•
Caractéristiques mécaniques : LA, MDE, Fr
(fragmentabilité), Dg (dégradabilité)
Matériaux particuliers (F) : sous-produits industriels
Spécifications techniques (GuideGTR) Classification des sols (Dmax
≤
50 mm)
Sols fins : limons
et argiles
Sables et graves argileuses
Sables et graves propres
ou
peu
argileuses
A1 A2 A3 A4
B5
B1 B2
B4B3
D1
D2
Passant à 80 µm
Passant à 2 mm
Vbs
IP12 25 40
0,1 0,2 1,5 2,5 6 8
100 %
70 %
12 %
35 %
B6
100 %
GR/JV 5
Spécifications techniques (Guide GTR) Classification des roches
Exemple des pélitesRoche argileuse R3Caractéristiques mécaniques FR et DG
Fragmentabilité (FR)
Dégradabilité(DG)
7
5 20
R34
R33 R32 R31
Nature géologique
R1 Craies
R2 Calcaires rocheux
R3 Roches argileuses
R4 Roches siliceuses
R5 Roches salines
R6 Roches magmatiques et métamorphiques
FragmentabilitéDétermination
pilonnage après Dinitial DFR
10
10=
GR/JV 7
DégradabilitéDétermination
séchage-imbibition cycles 4 après Dinitial DDG
10
10=
GR/JV 8
Etudes spécifiquesLaboratoire et
chantier expérimental
ENJEUX
Transformation des matériaux
Nouvelles spécifications
Matériaux hors spécifications
Exemples-
Argiles très plastiques IP>40
- Craies-
Roches
argileuses
évolutives
-
Matériaux
très
humides
CLASSIFICATION DES MATERIAUX
Conditions d’utilisation en remblai
Selon météorologie et typesde compacteurs
Matériaux dans spécifications
Conditions d’utilisation en couche de forme
GR/JV 9
Les chantiers de BRIVE
A89
BRIVE-CUBLAC
Bordeaux -
Lyon
RD1089
BRIVE Déviation Nord
GR/JV 10
Les chantiers de BRIVE
•
Tracé
déblais / remblais reliefs tourmentés•
Profils dissymétriques
•
Remblais et déblais de grande hauteur 25m
•
Ressources en matériaux constituées majoritairement de matériaux sensibles et/ou évolutifs
GR/JV 11
Les chantiers
de Brive Géologie
Bassin sédimentaire de Brive
:
Formations du PERMIENAlternance de dépôts gréseux,grès pélitiques, pélites argileuses Structures irrégulières
PELITES SOLS : argiles
sables argileux
très
humides
PELITES roches
argileuses
BANCS DE GRES : roches
siliceuses
PELITES
GRES
ARGILES
M I
N A G E
GR/JV 12
LES CHANTIERS DE BRIVE FACIES GEOLOGIQUES IN SITU
Grès
Pélites
GR/JV 13
Enjeux économiques du projetMouvement des terres économique : Utilisation optimale des pélites en remblai (Volumes importants)Autoroute A89
Déblais totaux : 3 millions de m3Déblais roches argileuses (Pélites sols et Pélitesroches) : proportion près de 70%Besoins en remblais : 2,1 millions de m3
RD1089Déblais totaux : env. 2 millions de m3Déblais roches argileuses (Pélites sols et Pélitesroches) : proportion près de 50%Besoins en remblais : 1 700 000 m3
GR/JV 14
Problématique
matériaux
du
projet
Matériaux majoritaires : roches argileusesévolutives (Pélites)Contraintes : maîtriser les risques d’évolutionnaturelle des matériaux au sein des remblaispouvant conduire à des tassements, déformations, ruptures.Objectifs : faire évoluer la granulométrie par transformation mécanique pour créer une matricesuffisante pour enrober les blocsContraintes de stabilité spécifiques (grandsremblais)
GR/JV 15
Caractérisation géotechnique
Pélites « sols » : faciès d’altération du massif rocheux
Matériaux évolués naturellementClassification GTR A2 ou B5 (argiles peu plastiques ou sables argileux)Conditions favorables d’utilisation en remblais : problématique « sol » connueContraintes d’humidité élevée : traitement à la chaux.
Pélites
Sols
GR/JV 16
Caractérisation géotechnique
Pélites « roches » : complexe rocheux avec alternance de faciès gréseux ou argileux
Classification GTR R31 (Pélites argileuses) à R34 (Pélites gréseuses)Matériaux dégradables présentant un risque d'évolutionR31 peu fragmentables, R34 fragmentableConditions défavorables d’utilisation en remblais : pas de spécifications connuesContraintes de fragmentation des matériaux
Pélites
Roches
GR/JV 17
Roches évolutives : évolution naturelle
Avant….
Après 19 mois….
GR/JV 18
Caractérisation géotechnique (Etudes de projet)
Complexe Pélites
/ Grès rocheuxRésultats d’essais avant déstructuration
FR DG Classe. GTR
Pélites
argileuses 2<FR<7 >100 R31
Pélites
gréseuses 4<FR<17 >100 R34
19
Caractérisation
géotechnique (Etudes de projet)
Complexe
Pélites
/ Grès
rocheuxRésultats
d’essais
laboratoire
après déstructuration
Fines(Passants
80 μm) VBs Classe
GTR
Pélitesargileuses 45 à
59% 1,6 à
2,1
A1/A2Sols fins
peu argileux
Pélitesgréseuses 8 à
44% 0,8 à
1,1
B4-B5-A1Sables et graves
peu argileux
Fragmentation en laboratoire : pélites
roches (GTR : R31-R34)
Sols sablo/argileux (GTR : A1-A2-B5)
GR/JV 20
Caractérisation
géotechnique (Etudes de projet)
Complexe
Pélites
/ Grès
rocheuxRésultats d’essais après déstructuration + compactage à
l’énergie PROCTOR au laboratoire
C’ Φ’
Pélites argileuses 21 kPa 26°
Pélites gréseuses 36 kPa 30°
21
Chantier expérimental de GumondInvestissement Maître d’ouvrage
Déblai 35 000 m3 -
Remblai (15 m) 28 000 m3 réalisé
sur tracé
Modes d’extraction pour obtenir la blocométrie recherchée
Fragmentation par pelle / chenillage
/ rippage
/ minage tir adapté
Géométrie des talusStabilité
du remblai : suivi des tassements et des
déformations
Objectif principal : confirmer
que la fragmentation des pélites
est techniquement et économiquement réalisable sur chantier.
pélites
roches sols sablo/argileux (comportement en remblai non maîtrisé) (comportement en remblai maîtrisé)
GR/JV 22
Chantier expérimental de Gumond
Conclusions pour l’utilisation des pélites en remblais
Granularité : 0/20 mm > 50% Dmax < 300 mm (optimisation des techniques de minage - réduction des blocs au déblai (chenillage) et au remblai (régalage, compactage)) Epaisseur maximale des couches élémentaires : 30 cmAjustement teneur en eau (entre 0,9 WOPN et OPN) par moyenadéquat (Arroseuse enfouisseuse)Augmentation de l’énergie de compactage (20%) : objectif 98,5% OPNStabilité des remblais : Résultats instrumentations
Tassements remblai expérimental Inférieur à 3 cm sur 16 moisDéplacements horizontaux : Légère déformation vers l'aval, environ 8 mm en 14 mois
GR/JV 23GR/JV 23
Pente : 2/1
Pente : 3/2 –
1/1
Pente 2/1
Pélites
«
sols
»
Traitement chaux
Pélites
roches
FragmentationFragmentation et traitement chaux
Conception des remblais et optimisation des matériaux
GR/JV 24
REALISATION DES TRAVAUX -
Extraction pélites
sols : en majorité
avec échelons décapeuses -
Echelons pelles / tombereaux pour chargement et transport autres matériaux
-
Rippage
au Bouteur D10N de la frange intermédiaire pélites
roches : opération limitée par le coût
-
Minage des roches. Tir adapté
pour blocométrie
≤
800 mm -
Tri des blocs > 800 mm, une partie (majorité
faciès R31) très difficile à
fragmenter mise en dépôt -
Fragmentation des produits par chenillage
et compactage
pour obtention
blocométrie
de 0/300 mm
A89Traitement à la chaux des pélites sols et
roches
fragmentées
utilisées
en base desremblais
(renforcement
de la stabilité
desremblais
et protection à
l’imbibition)Déformations : simple suivi par relevés
topographiquesPélites 0/150 traitées à la chaux en partiesupérieure des terrassements (PST)
RD1089Malaxage couche par
couche au remblai pourfragmenter les pélites
Pas de traitement chauxRenforcement de la
stabilité
des remblais par desnappes de Géotextiles
25
Rippage
au déblai Minage
Tri des blocs > 600 mm
Chenillage
au remblai
GR/JV 26
Compactage et évolution Arrosage
Malaxage couche par couche
GR/JV 27Arrosage et malaxage couche par couche (RD1089)
GR/JV 28
Traitement Chaux des Pélites
«
sols
»
A 89
Tri des blocs après minage des Pélites
roches
29
RD1089 : remblais / mise en place de géotextiles pour assurer la stabilité
GR/JV 30
Contrôles travaux A89 et RD1089
Contrôles de la qualité du compactage–
Densités mesurées au Gammadensimètre
tous les jours
difficiles à
corréler (références PROCTOR variables)–
Pénétromètre dynamique : corrélation de la résistance à
l'enfoncement selon la classification GTR des sols et l'objectif de densification recherché
–
Meilleure densification pour des teneurs en eau comprises entre 0,9 Wopn
et Wopn
Contrôles de l'évolution des matériaux–
Fragmentation possible pour des matériaux limités à
un
Dmax
de 600 mm avant fragmentation–
Contrôles granulométriques et visuels après compactage du remblai
GR/JV 31
•
Contrôles du compactage au Pénétromètre dynamique (PDG1000)
Courbe d'enfoncement
Droite de référence
Droite limite(selon objectif de densIfication et classement GTR : B5m pour cet exemple)
Profondeur en mètres
Résistance dynamique en MPa
B5m
Classification GTR des matériaux fragmentés
32
Contrôles travaux
Contrôles granulométriques après fragmentation en remblai
GR/JV 33
Contrôles RD 1089
Contrôles cohésion et angle de frottement -
Pélites
après fragmentation en remblai
C' = 21 kPa
–
Φ' = 32°-
Confirmation des hypothèses de stabilité
des études
Contrôles granulométries après fragmentation-
Dmax
: 100 à
300 mm
-
Fines : 11 à
32%-
Passants 20 mm : 65 à
75%
-
Passants 50 mm : 10 à
20%
Atteinte des objectifs fixés avec un passant à
20 mm > 50%
GR/JV 34
ConclusionsRéalisation et contrôles des chantiers de BRIVE ont confirmé l’utilisation optimale de matériaux difficiles selon les préconisations des études de projet et du chantier expérimentalValorisation des roches évolutives type « Pélites » portant sur des quantités importantes de remblais a permis d’éviter des emprunts extérieurs.Limites d’utilisation de matériaux étendues par des traitements mécaniques (fragmentation, malaxage…) mettant en jeu des matériels performants.Investissement du chantier expérimental pertinent.Impact économique et environnemental fort.
GR/JV 35
Références
•
Guide Technique «
Réalisation des remblais et des couches de forme »
(GTR) [email protected]
•
Cete
Lyon (J Bimbard) : A89 Bordeaux/Clermont Ferrand – Chantier expérimental de Gumond
–
Opération LCPC 11J031
•
LRPC Clermont Ferrand (J VARILLON) : synthèse contrôle extérieur RD1089
•
Dossiers de récolement A89 et RD1089 : entreprises GTM TERRASSEMENT et CHARIER TP