4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul

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GR/JV 1 Spécifications et contrôles des Terrassements Utilisation optimale de matériaux en limite de spécifications Exemples d’utilisation de pélites en remblais de grande hauteur Earthworks in Europe / 2nd international Seminar – 3rd and 4th June 2009 – London Guy RAOUL :Syndicat Professionnel des Terrassiers de France [email protected] Jérome VARILLON : Cete de LYON/LRPC de Clermont Ferrand [email protected]

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Earthworks

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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 –

[email protected]

Jérome

VARILLON : Cete

de LYON/LRPC de Clermont Ferrand –

[email protected]

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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

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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

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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 %

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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

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FragmentabilitéDétermination

pilonnage après Dinitial DFR

10

10=

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GR/JV 7

DégradabilitéDétermination

séchage-imbibition cycles 4 après Dinitial DDG

10

10=

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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

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GR/JV 9

Les chantiers de BRIVE

A89

BRIVE-CUBLAC

Bordeaux -

Lyon

RD1089

BRIVE Déviation Nord

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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

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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

Page 12: 4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul

GR/JV 12

LES CHANTIERS DE BRIVE FACIES GEOLOGIQUES IN SITU

Grès

Pélites

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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

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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)

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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

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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

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GR/JV 17

Roches évolutives : évolution naturelle

Avant….

Après 19 mois….

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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

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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)

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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°

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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)

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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

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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

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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

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Rippage

au déblai Minage

Tri des blocs > 600 mm

Chenillage

au remblai

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GR/JV 26

Compactage et évolution Arrosage

Malaxage couche par couche

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GR/JV 27Arrosage et malaxage couche par couche (RD1089)

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GR/JV 28

Traitement Chaux des Pélites

«

sols

»

A 89

Tri des blocs après minage des Pélites

roches

Page 29: 4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul

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RD1089 : remblais / mise en place de géotextiles pour assurer la stabilité

Page 30: 4. Specifications and Controls in Earthworks - Guy Raoul

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

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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

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Contrôles travaux

Contrôles granulométriques après fragmentation en remblai

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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%

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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.

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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