AUSCULTATION ET GESTION DES ROUTES REVÊTUES ET NON ...

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AUSCULTATION ET GESTION DES ROUTES REVÊTUES ET NON REVÊTUES SESSION 2 : ROUTES REVÊTUES É É VALUATION DE LA PORTANCE VALUATION DE LA PORTANCE DES STRUCTURES DE CHAUSSEE DES STRUCTURES DE CHAUSSEE KABORE Kalsibiri, Ingénieur TPE (BURKINA FASO) ASSOCIATION MONDIALE DE LA ROUTE (AIPCR) - COMITE C4.2 SEMINAIRE INTERNATIONAL, 21-22 février 2006, BAMAKO, Mali

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AUSCULTATION ET GESTION DES ROUTES REVÊTUES

ET NON REVÊTUES

SESSION 2 : ROUTES REVÊTUESÉÉVALUATION DE LA PORTANCEVALUATION DE LA PORTANCE

DES STRUCTURES DE CHAUSSEEDES STRUCTURES DE CHAUSSEE

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S T A T I S T I Q U E S150 RESULTATS 2 500 OPERATIONS

PAR KM ET POUR PROGRAMME CLASSIQUE D'AUSCULTATION

0 50 100

150

200

250

300

350

400

450

MANAGEMENTRelevé dégradations

Déflexion BenkelmanUni (IRI)

DCPSondage Manuel

GranulométrieLimites d'Atterberg

Essai ProctorPortance CBR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

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PLAN DE COMMUNICATION

1 INTRODUCTION2 PROBLÈME DE L’ÉVALUATION3 TECHNIQUES D’ ÉVALUATION4 CONCLUSION

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1. INTRODUCTIONInfluence sur les coûts et le comportement des chaussées

– Outil de suivi des chaussées– Paramètre important de dimensionnement

des structures de chaussée

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2. PROBLÈME DE L’ÉVALUATION

2.1 Critère de portance2.2 Évaluation du Trafic2.3 Évaluation des Caractéristiques des structures de

chaussée et leur variabilité2.4 Processus d’évaluation

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2. PROBLÈME DE L’ÉVALUATION2.1 Critères de Portance

Capacité ou aptitude d’un sol à supporter les sollicitations du trafic:-Sans rupture par fatigue-Sans déformations permanentes excessives

CRITERES DE PORTANCELa portance d’une structure de chaussée est donc fonction de deux principaux critères, à savoir le trafic et les caractéristiques de la structure réelle de chaussée en place.

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2. PROBLÈME DE L’ÉVALUATION2.2 Évaluation de Historique

Étude du trafic:- Intensité sur durée de vie - Agressivité / Charge à l’essieu admissible- Relation Trafic / Comportement

(État de surface, Fatigue de la chaussée)

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2. PROBLÈME DE L’ÉVALUATION2.3 Évaluation des Caractéristiques

Structure de chaussée:- Nature des couches - Épaisseur des couches de chaussée

Physiques:- État physique des matériaux- Environnement de la chaussée- Variabilité des propriétés physiques

Géotechniques et Mécaniques:- Portance- Influence de la variabilité des propriétés physiques

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2. PROBLÈME DE L’ÉVALUATION2.4 Méthodologie d’ÉvaluationProgramme d’évaluation:

- Phases d’étude (Étude préliminaire, APS, APD)- Programmes d’études

Techniques d’évaluation:- Historique- Investigations in situ- Études de laboratoire- Analyse des données

Qualité de l’évaluation:- Prescriptions de Management- Prescriptions Techniques

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3. TECHNIQUES D’ÉVALUATIONA partir de données qualitatives et quantitatives:

- Historique- Observations visuelles- Résultats d’investigations- Résultats d’étude

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.1 HistoriqueCollecter, à partir des archives des différents intervenants sur le réseau ou du système d’informations en place (BDR), les données suivantes :

- Les structures de chaussée et leurs comportements (Nature et Épaisseurs des couches, État de surface);

- Le trafic et son évolution (intensité et agressivité);- La construction et l’entretien;- Les ressources en matériaux.

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ1 Relevés visuels des chaussées2 Mesure des caractéristiques de surface3 Mesure de déformabilité et de portance4 Étude des structures de chaussée5 Étude complémentaire

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.1 Relevé visuel

Les dégradations structurelles de la chaussée permettant notamment de définir par combinaison un indicateur de l’état de surface (Qualification de l’état apparent de surface: Bon, Médiocre, Mauvais, Très mauvais) :

- Déformations;- Fissures de fatigue;- Faïençage;- Réparations.

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.2 Caractéristiques de surface (Uni)

L’uni des routes influe sur les coûts d’exploitation des véhicules, le confort de l’usager, l’état apparent de surface et les charges dynamiques des roues:

- Le problème de mesure de l’uni des chaussées;- L’étude de la relation IRI / Portance des structures de

chaussée.

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ECHELLE IRI DE LA BANQUE MONDIALE

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IRI (m/km) TYPES DE CHAUSSEES ET UTILISATION NORMALE

15 Ornières dues à érosions et dépressions profondes

14 50 km/h

11

Fréquentes dépressions peu profondes, avec quelques dépressions plus profondes

60 km/h

10 7,5

Mauvaises routes non revêtues7 80 km/h 6

Dépressions fréquentes mais de faible importance

5 100 km/h

4

Chaussées endommagées

3,5

Imperfections de surface

Routes non revêtues, mais bien entretenues

2,5

Chaussées relativement anciennes

2

1,5

Chaussées neuves

0,5

Pistes d’aéroport et autoroutes 0 Perfection absolue

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.3 Mesure de déformabilité

L’exploitation statistique des mesures de déformabilitéet de portance, en combinaison avec les relevés de dégradations et le trafic permet de définir :

- La loi de fatigue des structures de chaussées;- Les indicateurs de qualité des structures de chaussées par

sections homogènes.

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.3 Mesure de déformabilité

Loi de fatigue des chaussées

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DROITE DEFLEXION ADMISSIBLE

0153045607590

105120135150165180195

1,00E+04 1,00E+05 1,00E+06 1,00E+07

Trafic cumulé de poids lourds (> 3,5 tonnes)

Déf

lexi

on d

c (1

/100

mm

)

Chaussées en bon état

Chaussées en mauvais état

CLASSE TRAFIC PLT1 < 5.105

5.105 < T2 < 1,5.106

1,5.106 < T3 < 4.106

4.106 < T4 < 107

107 < T5 < 2.107

NIVEAUX DE DEFLEXIONdc < d1: Portance élevéedc > d2 : Portance faible

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.3 Mesure de déformabilité

Mesure de déflexion

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DEFLECTOGRAMME BENKELMAN

0

20

40

60

80

100

120

191,

000

191,

500

192,

000

192,

500

193,

000

193,

500

194,

000

194,

500

195,

000

PK

Défle

xion

car

acté

ristiq

ue

(1/1

00 m

m)

Incertitude de portance Bonne portance? Mauvaise portance

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.1 Sondages de reconnaissance

Les sondages manuels de reconnaissance constituent un moyen privilégié d’étude des structures de chaussée en place :

- Coupe géotechnique théorique de chaussée;- Essais en place sur couches (Teneur en eau, Compacité);- Observations visuelles (Nature des couches, Évènements);- Prélèvement d’échantillons pour laboratoire.

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.1 Sondages de reconnaissance

Coupe ThéoriqueChaussée revêtue en bon état apparentSondage Manuel N° 2 de 100x100x100 (21/02/06 - PK 5+000 – Axe)

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2,22

2,30

2,30

DENSITEEN PLACE

7,8

6,5

6,3

wOPM

2,14

2,18

2,19

γOPM

24,5

14,5

25,0

FINES

29

24

29

wL

9,6

7,5

8,2

WEN

PLACE

9

29

30

CBR95%

15

12

15

IPECOUPE

THEORIQUENATURE

45 cm

30 cm

20 cm

2 cm d’Enduit Superficiel d’Usure

Graveleux latéritique

Graveleux latéritique

Graveleuxlatéritique

Revêtement

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.1 Sondages de reconnaissance

Évaluation de portance de section homogène

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ÉVALUATION DE PORTANCE

Comparaison à structure type de chaussée

Vérification théorique de la structure

TRAFICC

AR

AC

RIS

TIQ

UE

SD

E L

A S

TR

UC

TU

RE

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.2 Essais de portance in situ

Les méthodes de mesure:- Essai CBR in situ;- Essai statique ou dynamique à la plaque;- Essai de pénétration.

En rapport avec les mesures de densité et de teneur en eau

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.2 Essais de portance in situ

Essais statiques et dynamiques de chargement

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0

0,5

1

1,5

2

2,5

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9 1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

Déflexion sous la plaque w (mm)

Pre

ssio

n m

oyen

ne s

ous

la p

laqu

e p

(bar

s)

EXPLOITATIONEssai suisse VSS:Calcul de module de compressibilité EEssai LCPC:Calcul du module 1er chargement Ev1Calcul du module 2ème chargement Ev2Calcul du rapport K=Ev2/Ev1Essai Westergaard pour chaussées en béton:Calcul du module K de WestergaardEssai à la dynaplaque:Mesure de la réaction du sol à une sollicitation dynamique

E = Δp/Δw

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.2 Essais de portance in situ

Pénétration statique ou dynamique

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PENETROGRAMME DCP

0255075

100125150175200225250275300325350375400425450475500525550575600625650675700725750

0 15 30 45 60 75 90 105

120

135

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

Nombre de coups (N)

Péné

trat

ion

(mm

)

ÉVALUATION DE PORTANCEEstimation de la coupe théoriqueEstimation du profil CBR in situ

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.3 Essais de laboratoire

Les échantillons prélevés sont soumis dans les meilleurs délais aux essais normalisés d’identification suivants :

- Paramètres de nature (Granularité, Plasticité, etc.)- Paramètres d’état (Teneur en eau, Densité)- Paramètres mécaniques (Essai Proctor / CBR , etc.)

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3 TECHNIQUES D’ÉVALUATION3.2 Investigations in situ3.2.4 Étude des structures de chaussée3.2.4.4 Schéma Itinéraire d’Évaluation de Portance

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CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES DE CHAUSSEEQualité de la Plate-forme ou des Structures de chaussée en place - Solutions

RELEVÉ VISUEL DU JJ/MM/AACaractéristiques géométriques et conditions des chausséesDégradations structurelles (Déformations, Fissures et Réparations)Qualité apparente de la chaussé

HISTORIQUE DES CHAUSSÉESStructures de chaussée, Travaux d’entretien, Trafic, etc.

REPERE (PK, PROFIL)

CARACTÉRISTIQUES DE SURFACE: UNI (IRI) DU JJ/MM/AA

SONDAGES ET COUPES THÉORIQUESN°, Date, PK, Position, Nature, Épaisseur et Caractéristiques des couchesPrélèvement d’échantillons pour laboratoire et Observations visuelles

DÉFLEXION DU JJ/MM/AADéflexion caractéristique (1/100 mm) Qualité des structures

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3.3 ÉVALUATION ET QUALITE3.3.2 Opérations élémentaires

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OPERATIONS ELEMENTAIRES- L’échantillonnage des points de mesure, d'essai ou de

sondage ;- La réalisation des mesures;- La réalisation des sondages;- L’échantillonnage des matériaux;- La réalisation des essais;- L’enregistrement des résultats d’observation visuelle, de

mesure ou d’essai.

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3.3 ÉVALUATION ET QUALITE3.3.1 Statistiques (1 km de route revêtue)

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1,5411Sondage manuel3131 315Essai DCP

2020569Essais courants de laboratoire

540170Déflexion Benkelman

DUREE(h)

NOMBRE DE RESULTATS

NOMBRED’OPERATIONS

PARAMÈTRETECHNIQUE

2,53560Relevé visuel de dégradations

120

8

1 jour2 508TOTAL

1,5383Uni (IRI)

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3.3 ÉVALUATION ET QUALITE3.3.3 Prescriptions

Prescriptions de management:– L’organisation générale ;– La coordination et la supervision ;– La maîtrise de la documentation et des données ;– Les revues périodiques.

Prescriptions Techniques :– La qualification des membres du personnel technique ;– La qualification des techniques d’évaluation;– La qualification des procédures d’enregistrement et

d’analyse.

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4 CONCLUSIONL’évaluation de la portance des chaussées revêtues selon les Règles de l’Art, est un processus relativement complexe qui génère un grand nombre de données.

L’incertitude d’évaluation doit être maîtrisée et réduite. Dans ce but tous les processus d’évaluation doivent être analysés sous l’angle du management de la qualité.

Des dispositions intelligentes doivent être définies et mises en œuvre par tous les acteurs pour maîtriser les techniques d’évaluation, les procédures d’échantillonnage, d’enregistrement et d’analyse des données et le management de l’ensemble des processus.

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