Guide technique Uni longitudinal - IDRRIM

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Guide technique

Uni longitudinalÉtat de l’art et recommandations

Éditions Sétra

Ce guide technique est édité par le Sétra, et rédigé par le sous-groupe « Uni » du Groupe National des Caractéristiques de Surface (GNCDS), groupe spécialisé du comité méthodologique de l’Institut Des Routes, des Rues et des Infrastructures de Mobilité (IDRRIM).

L'IDRRIM est né de la convention d'engagement volontaire du 25 mars 2009 signée par l'Etat, la profession des travaux publics, de la maîtrise d'œuvre, les collectivités locales dont l'Assemblée des Départements de France pour favoriser la mise en œuvre concrète des engagements pris en matière de conception, de construction, d'entretien et d'exploitation des routes, des voiries et des infrastructures de mobilité.

L'IDRRIM œuvre pour :

• fédérer les acteurs autour d'une cohérence de la doctrine et des règles de l'art,

• mettre en commun des moyens pour réagir aux évolutions techniques et sociétales,

• promouvoir l'innovation sous tous ses aspects et contribuer au rayonnement du savoir faire français à l'international.

2 Uni longitudinal - État de l’art et recommandations

Les participants à cette rédaction sont :

• Christel KUPFERLE EGIS International

• Nathalie PAQUET EUROVIA

• Sandra QUIVET AREA

• Pauline SAINTE Sétra

• Luc BEAUDELOT DIR Nord

• Eric BROGERE DGITM/DIT

• Thomas CAILLOT DIR Centre Est

• Samuel CHARPENTIER Conseil Général d’Eure-et-Loire

• Emmanuel DELAVAL CETE Nord-Picardie - Laboratoire Régional de Lille

• Jean-Philippe DELEBECQ VOLVO

• Absamad EL ABD APRR

• Arnaud FEESER CETE de l'Est - Laboratoire Régional de Strasbourg

• Xavier GANDON DIR Centre Ouest

• Jean-Luc GAUTIER COLAS SA

• Jocelyn GILLOT VOLVO

• Amine HAMOUDI Sétra

• Jean-Marc L’HUILLIER EIFFAGE TP

• Christophe MABILLE SAPN

• Yannick MARQUET EUROVIA

• Jean-Marc MARTIN IFSTTAR

• Bernard ROBERT CETE de l'Ouest - Laboratoire Régional de Saint-Brieuc

• Pascal ROBIN COLAS Midi Méditerranée

• Sébastien WASNER CETE Méditerranée - Laboratoire Régional d’Aix-en-Provence

Institut des Routes, des Rues et des Infrastructures de Mobilité10 rue Washington 75008 Paristéléphone : 33 (0)1 44 13 32 87 - télécopie : 33 (0)1 42 25 89 99mél : [email protected] - internet : http://www.idrrim.com

Droits d'utilisation

Les entreprises "COLAS" , "EIFFAGE", "EUROVIA", "VOLVO", ainsi que les différentes instances publiques ayant participé à la rédaction de ce guide sont vivement remerciées pour avoir donné leur droit à l'utilisation des différentes illustrations (photos, schémas, ...).

Table des matières 3

Table des matières

Préambule 7

Définitions préalables 9

Introduction 13

Chapitre 1 – Principes généraux - Classification des travaux 15

1.1 – Travaux de construction des chaussées 15

1.2 – Travaux d’entretien des chaussées 16

1.3 – Cas particuliers 17

Chapitre 2 – Règles de l’art pour la mise en œuvre 19

2.1 – Prise en compte de la nature et de l’épaisseur de la couche 19

2.2 – Prise en compte des conditions particulières de réalisation de certains chantiers 20

2.3 – Caractéristiques des matériels d’exécution des travaux 21

2.4 – Modes de guidage des matériels d’exécution des travaux 212.4.1 – Modes de guidage en fonction du matériel de réglage 212.4.2 – Amélioration d’uni par bande d’ondes selon le mode de guidage 222.4.3 – Règles d’utilisation des matériels et du guidage 22

2.5 – Définition des ateliers types en fonction des cas de chantiers 222.5.1 – Démarche 222.5.2 – Ateliers types 23

2.6 – Spécificités des travaux de réfection partielle 262.6.1 – Le double rôle du fraisage 262.6.2 – Recommandations 27

Chapitre 3 – Mesures 31

3.1 – Procédures et spécifications 313.1.1 – La mesure profilométrique de l’uni des chaussées 313.1.2 – Analyse du profil : notation par bande d’onde (NBO) et densité spectrale de puissance (DSP) 323.1.3 – Critères d’acceptation 36

3.2 – Organisation et réalisation des mesures 363.2.1 – Organisation générale du contrôle 363.2.2 – Modalités du contrôle 373.2.3 – Définition de spécifications 37

3.3 – Exemples d’appareils de mesure 383.3.1 – L’analyseur de profil en long : APL 383.3.2 – Le multi profilomètre longitudinal (sans contact) : MLPL 39

3.4 – Exemples de déconvenues à éviter en fin de travaux 403.4.1 – Avant-propos 403.4.2 – Défaut périodique au sens cyclique (répétitif) du terme 403.4.3 – Défaut périodique au sens mathématique (sinusoïdal) du terme 423.4.4 – D’où l’intérêt de préparer la mise en œuvre d’une couche de roulement 45


Chapitre 4 – Valeurs recommandées pour l’obtention de l’uni final 47

4.1 – Travaux de construction 484.1.1 – Couche de roulement mince d’épaisseur ≤ 3 cm et BBDr 484.1.2 – Couche de roulement d’épaisseur > 3 cm 494.1.3 – Cas des élargissements 504.1.4 – Cas particuliers (cf. §1.3) 52

4.2 – Travaux d’entretien 524.2.1 – Entretien en une couche 524.2.2 – Entretien en deux couches 534.2.3 – Travaux d’entretien des chaussées faisant intervenir le fraisage 554.2.4 – Spécifications particulières des joints d’ouvrage d’art 56

Références Bibliographiques 57

Glossaire 59

Annexes 61

Annexe 1 – Principe de fonctionnement d’un finisseur 62

Annexe 2 – Quelques principes pour la mise en œuvre au finisseur afin d’assurer la qualité de l’uni 67

Annexe 3 – Principes de guidage d’un finisseur 68

Annexe 4 – Identification des défauts d'uni des chaussées lors de leur mise en œuvre 72

Annexe 5 – Caractéristiques des filtres par bandes d’ondes pour le traitement des mesures 75

Annexe 6 – Proposition de clauses contractuelles 76A6.1 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses administratives particulières (CCAP) 76A6.2 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses techniques particulières (CCTP) 78

Table des matières 5

Index des tableauxTableau 1 : Aptitude des différents matériels 21Tableau 2 : Mode de guidage des matériels 21Tableau 3 : Efficacité par bandes d’ondes des différents modes de guidage 22Tableau 4 : Définition des couches 23Tableau 5 : Cas type de couche de rang N 24Tableau 6 : Cas type de couche de rang N-1 25Tableau 7 : Cas type de couche de rang N-2 et N-3 26Tableau 8 : Cas type de couche de rang N-4 26Tableau 9 : Définition des couches 48Tableau 10 : Travaux de construction avec couche de roulement d’épaisseur ≤ 3 cm (ou en BBDr) 49Tableau 11 : Travaux de construction avec couche de roulement d’épaisseur > 3 50Tableau 12 : Travaux d’élargissements : cas de chantiers de 1000 mètres ou incluant l’extrémité 51Tableau 13 : Travaux d’élargissements : cas de chantiers inférieurs à 1000 mètres et supérieurs à 200 mètres 51Tableau 14 : Travaux de construction : spécifications pour cas particuliers 52Tableau 15 : Travaux d’entretien en une couche d’épaisseur inférieure à 3 cm 52Tableau 16 : Travaux d’entretien en une couche d’épaisseur supérieure à 3 cm 53Tableau 17 : Travaux d’entretien en une couche : spécifications pour cas particuliers 53Tableau 18 : Travaux d’entretien en deux couches avec couche de roulement inférieure à 3 cm 54Tableau 19 : Travaux d’entretien en deux couches avec couche de roulement supérieure à 3 cm 54Tableau 20 : Travaux d’entretien en deux couches : spécifications pour cas particuliers 54Tableau 21 : Cas des travaux de fraisage 56


Index des figuresFigure 1 : Fraisage 27Figure 2 : Résidus épars de la couche fraisée 27Figure 3 : Exemple de fraisage guidé par système 3D 28Figure 4 : Opération de microrabotage guidé 28Figure 5 : État de surface d’un enrobé après microrabotage 29Figure 6 : Exemple de pseudo-profil enregistré par un profilomètre sur 1000 mètres 32Figure 7 : Décomposition en bandes d’ondes 33Figure 8 : Table de conversion en notes des énergies calculées selon la norme française 33Figure 9 : Exemple de restitution de mesures MLPL (deux traces) : profils et notes 34Figure 10 : Profil présentant des défauts périodiques de longueur d’onde voisine de 8 mètres 35Figure 11 : DSP - Courbe de densité spectrale illustrant la présence nette d’un défaut périodique (pic à 8 mètres) 35Figure 12 : DSP glissée - Identification de zones où le défaut périodique est le plus important 35Figure 13 : Exploitation standard 38Figure 14 : Matériel APL et pendule inertiel (à l’envers) 38Figure 15 : Matériel MLPL 39Figure 16 : Défaut périodique 41Figure 17 : Variation d’énergie en Petites Ondes 41Figure 18 : Visualisation du défaut 41Figure 19 : Défaut périodique (sens sinusoïdal) d’amplitude faible 42Figure 20 : Variation des énergies en PO 42Figure 21 : Variation des énergies en MO 42Figure 22 : Variation des énergies en GO 42Figure 23 : Agrandissement sur une zone 43Figure 24 : Exemple de courbe DSP 43Figure 25 : Voie gauche - phénomène normal d’uni longitudinal 44Figure 26 : Voie droite - expression d’un phénomène de roulis 44Figure 27 : Matérialisation du répandage 45

Préambule 7

La qualité d’uni longitudinal de la couche de roulement d’une chaussée routière est un paramètre déterminant et essentiel de son niveau de service. Elle influence directement la sécurité et le confort des usagers qui l’empruntent, l’usure et les coûts de fonctionnement des véhicules qui la parcourent et l’accélération de l’endommagement de la structure de chaussée. C’est pourquoi il est nécessaire de s’assurer d’un très bon uni initial et de son maintien dans le temps.

L’application depuis janvier 2001 de la circulaire DGR n° 2000- 36 et des documents qui l’accompagnent « guide technique et clauses contractuelles » a donné pour l’essentiel satisfaction.

Au cours des dix dernières années, l’évolution des techniques de réhabilitation (le développement et la multiplication de travaux de réfection partielle des chaussées avec fraisage préalable ainsi que la prise en compte des travaux d’élargissements), l’évolution des matériels d’exécution des travaux, l’apparition de nouveaux appareils de mesure (la disponibilité d’appareils de mesure d’uni, autres que l’APL notamment) ou encore les techniques de mise en œuvre (dans certains cas, un inconfort de la route peut être ressenti alors que les notes d’uni sont satisfaisantes) conduisent à produire un nouveau document.

Le présent guide technique regroupe l’état de l’art actuel sur l’uni longitudinal des chaussées. Il annule et remplace les documents antérieurs traitant du sujet de l’uni comme les notes d’information du CFTR « Comité français pour les techniques routières » et les notes de sensibilisation du GNCDS « Groupe national des caractéristiques de surface des chaussées ». La liste des documents abrogés figure dans les références bibliographiques.

Ce guide technique est rédigé par les membres du GNCDS suite à une commande de la DIT « Direction des infrastructures de transport » du ministère via le comité méthodologie de l’IDRRIM.

Préambule


Uni longitudinal

L’uni est caractérisé par l’ensemble des dénivellations d’une surface de chaussée susceptibles de perturber le mouvement des véhicules. Dans le sens longitudinal, ces irrégularités sont généralement ressenties lorsque les défauts ont des longueurs d’onde (l) comprises entre 0,50 et 50 mètres. Selon la fréquence de réapparition de ces défauts seront touchés par l’uni longitudinal :

• la sécurité de l’usager, due à une dégradation du contact pneu - chaussée ;

• le confort de l’usager, dû aux oscillations et aux vibrations ;

• la pérennité de la chaussée, due aux surcharges dynamiques.

Profil en long

Profil obtenu par une coupe verticale longitudinale de la surface de la chaussée.

Profil en long mesuré par un appareil de mesure (ou pseudo profil)

Image du profil en long vrai dans le domaine de l’uni (0,50 < l < 50 mètres) obtenue par des appareils de mesures. Cette image dépend du filtrage propre à chaque appareil et en particulier de sa bande passante. Le filtre peut déformer le profil en modifiant l’amplitude et/ou la phase du signal qui le transcrit.

Longueur d’onde

Lorsque les irrégularités géométriques du profil en long peuvent être représentées en fonction de la distance par une fonction sinusoïdale, la longueur d’onde est la plus courte distance séparant deux points identiques de l’onde (équivalent à la période dans le domaine temporel). Elle est notée l et est exprimée en mètres.

Bande d’onde

Une bande d’onde est définie pour une plage de longueurs d’onde délimitée par une longueur d’onde minimale (l min) et une longueur d’onde maximale (l max).

La bande des petites ondes (PO) est définie par 0,7 < l < 2,8 m ;

La bande des moyennes ondes (MO) est définie par 2,8 < l < 11,3 m ;

La bande des grandes ondes (GO) est définie par 11,3 < l < 45,2 m.

Définitions préalables


Profil filtré par bande d’onde

Le profil filtré dans une bande d’onde donnée est issu d’un filtrage (filtre Butterworth par exemple) appliqué sur le pseudo profil mesuré par l’appareil et ayant des longueurs d’onde de coupure correspondant aux limites de la bande.

Énergie par bande d’onde (EBO)

L’énergie par bande d’onde (EBO) sur une longueur de route donnée est l’énergie du pseudo profil filtré dans la bande d’onde correspondante. Cette énergie peut s’écrire EBO = dx * S (A2) avec dx le pas de mesure et A l’amplitude du profil.

Notation :

EPO les énergies relatives aux petites ondes ;

EMO les énergies relatives aux moyennes ondes ;

EGO les énergies relatives aux grandes ondes.

Notation par bande d’onde (NBO)

La note par bande d’onde (NBO) sur une longueur de route donnée est la transformation en note (de 0 à 10) de l’énergie par bande d’onde (EBO), réalisée grâce à une table de conversion.

Notation :

NPO les notes relatives aux petites ondes ;

NMO les notes relatives aux moyennes ondes ;

NGO les notes relatives aux grandes ondes.

Densité spectrale de puissance (DSP) d’un profil en long

La densité spectrale de puissance (DSP) est la répartition de l’énergie du profil suivant les longueurs d’onde. Sa représentation graphique permet notamment de détecter d’éventuels défauts périodiques (défauts de longueur d’onde donnée).

Analyseur de profil en long (APL)

L’analyseur de profil en long (APL) – matériel MLPC - est un appareil dont le principe est d’effectuer une mesure d’angle entre l’axe du bras porte-roue et l’axe du fléau du pendule inertiel placé dans ce bras. Cette mesure permet de déterminer l’amplitude du défaut d’uni par rapport au profil moyen, et donc de fournir un pseudo-profil de la voie auscultée.

MuLtiprofilomètre longitudinal (MLPL)

Le multiprofilomètre longitudinal (MLPL) – matériel MLPC – est une poutre solidaire de la caisse d’un véhicule et comportant deux ou trois capteurs laser associés à un accéléromètre et un gyroscope. La combinaison de ces trois types de capteurs permet de reconstituer un pseudo-profil de la voie auscultée.

Bandes de roulement

Les bandes de roulement droite et gauche de la voie de circulation correspondent à l’emprise de la chaussée en contact avec les pneumatiques des véhicules. Cette emprise dépend de la largeur de la voie et des trajectoires les plus fréquentes des véhicules. La matérialisation est alors visible sous différentes formes (traces de pneumatiques, polissage, ressuage voire orniérage). En l’absence de trace au sol (exemple d’une couche de roulement neuve), la bande de roulement droite (resp. gauche) est définie comme la bande de 80 cm de large, délimitée par deux lignes situées l’une à 70 cm, l’autre à 150 cm à droite (resp. à gauche) de l’axe de symétrie de la voie.

Fraisage/rabotage

Opération de désagrégation d’un matériau de chaussée à l’aide d’un tambour rotatif équipé d’outils adaptés (dents, pics, couteaux).

Reprofilage

Technique d’entretien d’une chaussée consistant à améliorer son profil longitudinal et/ou transversal. (Pour être considéré comme une couche, le reprofilage doit respecter les épaisseurs moyennes d’utilisation standard du produit appliqué).


Élargissement

Augmentation de la largeur de la chaussée (au sens géométrique).

Réfection partielle

Travaux de chaussée à épaisseur de structure limitée réalisés sur tout ou partie du profil en travers, pour un linéaire donné et intégrant un fraisage préalable.

Introduction 13

Le présent guide s’adresse à tous les acteurs de la technique routière confrontés à la problématique de qualité des travaux en matière d’uni longitudinal. Il rappelle les règles de l’art lors de l’exécution des travaux et recommande des niveaux d’uni pour les éventuelles couches intermédiaires mises en œuvre avant la couche de roulement. Il propose également des spécifications à fixer en fonction de la nature et du contexte des travaux. Il est accompagné d’annexes traitant du principe de fonctionnement des finisseurs, de recommandations de mise en œuvre, de principe de guidage de défauts pouvant être rencontrés, des caractéristiques des filtres par bandes d’ondes pour le traitement des mesures, ainsi que des propositions de clauses contractuelles.

Ces recommandations et propositions sont issues du retour d’expérience de la communauté routière.

L’uni n’étant pas la seule spécification à respecter, d’autres critères comme par exemple l’adhérence, le collage des couches, l’épaisseur, le pourcentage de vides, etc. ne doivent pas être négligés à son avantage exclusif.

Enfin, les dispositions constructives proposées pour l’exécution des travaux doivent être compatibles avec les différents textes en vigueur, en l’occurrence les « normes produits », notamment pour ce qui concerne les épaisseurs minimales ainsi que les méthodes d’exécution liées aux normes en vigueur.

Introduction

Chapitre 1 - Principes généraux - Classification des travaux 15

L’uni longitudinal d’une couche de chaussée dépend de différents facteurs dont l’importance peut varier selon que le matériau est compacté (cas des enrobés bitumineux, des graves et des sables traités aux liants hydrauliques, des graves non traitées et graves-émulsion) ou moulé (cas du béton de ciment). Il dépend toujours du matériau, de l’atelier de mise en œuvre et des conditions d’exécution des travaux.

Avec les matériaux compactés, l’uni longitudinal de la couche de roulement dépend de celui du support sur lequel elle est appliquée (couche de liaison ou de base, ancienne chaussée, …). En règle générale – avec les méthodes et matériels de mise en œuvre existants –, il n’est pas possible d’optimiser l’uni des trois bandes d’ondes à la fois (PO, MO, GO) par la réalisation d’une seule couche, quelle qu’en soit l’épaisseur.

Avec les matériaux moulés, l’uni longitudinal ne dépend pas de celui du support, si ce n’est de la qualité (portance et planéité) des bandes de roulement réservées aux chenilles de la machine à coffrage glissant.

Le présent guide distingue deux grandes familles de travaux : d’une part les travaux de construction des chaussées et d’autre part les travaux d’entretien des chaussées.

1.1 - Travaux de construction des chausséesLa qualité de l’uni longitudinal tend à s’améliorer au fur et à mesure de la construction d’une chaussée, couche après couche, sans pour autant justifier leur multiplication. Il est plutôt nécessaire de choisir des moyens de mise en œuvre adaptés à l’objectif visé pour chacune des couches de la structure de chaussée à construire. En complément, des mesures d’uni sur les couches intermédiaires, au fur et à mesure de la construction de la chaussée, permettent de choisir le mode de guidage pour la mise en œuvre de la couche suivante.

Par expérience, pour utiliser au mieux les moyens de mise en œuvre et assurer la tenue de la chaussée dans le temps, il est recommandé d’obtenir les caractéristiques d’uni :

• en Grandes Ondes (GO) lors de la réalisation des couches de forme et d’assise ;

• en Moyennes Ondes (MO) lors de la réalisation des couches d’assise et de liaison ;

• en Petites Ondes (PO) lors de la réalisation des couches de liaison et de roulement.

Dans le cas où le lot « terrassement » – qui comprend généralement la couche de forme – et le lot « chaussées » font l’objet de marchés de travaux séparés, il est nécessaire de fixer des spécifications en grandes ondes (GO) sur la couche de forme.

Chapitre 1 Principes généraux

Classification des travaux


1.2 - Travaux d’entretien des chausséesLa qualité de l’uni longitudinal des travaux d’entretien repose avant tout sur le soin apporté à la préparation des travaux, incluant notamment l’expertise de l’uni de la chaussée avant travaux. Elle dépend ensuite des techniques et des conditions d’exécution des travaux.

Il est distingué quatre types de travaux d’entretien, définis de la manière suivante :

• Entretien à l’aide d’une couche d’épaisseur ≤ 3 cm ou d’un BBDr (béton bitumineux drainant)

Les spécifications d’uni à retenir portent uniquement sur les Petites Ondes (PO).

• Entretien à l’aide d’une couche d’épaisseur > 3 cm (hors BBDr)

Les spécifications d’uni à retenir portent sur les Moyennes Ondes (MO) et les Petites Ondes (PO).

• Entretien à l’aide d’au moins deux couches

Les spécifications d’uni à retenir portent sur les Moyennes Ondes (MO) et les Petites Ondes (PO).

Toutefois, si la première couche est une couche de reprofilage de mince épaisseur – variable par définition – inférieure à l’épaisseur moyenne d’utilisation du produit appliqué (cf. norme NF P 98 150-1), elle n’est pas considérée comme une couche à part entière au sens de l’uni longitudinal.

Le reprofilage peut être considéré comme un outil permettant l’amélioration de l’uni.

• Entretien par réfection partielle de la chaussée

Les spécifications d’uni à retenir portent sur les Petites Ondes (PO) associées éventuellement aux Moyennes Ondes (MO), en fonction de l’épaisseur, du nombre de couches et du profil en travers de la réfection.

Les travaux de réfection partielle des chaussées se distinguent par un fraisage préalable des couches de surface, voire des couches d’assise, suivi de la mise en œuvre de nouveaux matériaux en remplacement des matériaux fraisés. Le paragraphe 2.6 ci-après traite du caractère spécifique de ces travaux.

Selon les cas, les travaux peuvent concerner une seule voie de circulation – souvent la voie la plus chargée en Poids Lourds –, comme tout ou partie de la largeur de la chaussée. Ils peuvent par ailleurs être réalisés en continu sur une grande longueur ou en discontinu sur des longueurs variables (réfection partielle localisée). Enfin, ils peuvent encore être suivis d’un renouvellement de la couche de roulement en pleine largeur de chaussée.

Le fraisage peut être considéré comme étant équivalent à la mise en œuvre d’une nouvelle couche sous certaines conditions de réalisation (fraisage en pleine largeur et profondeur de fraisage d’au moins 5 centimètres). Il pourra dans ce cas faire l’objet de spécifications particulières dont les valeurs recommandées figurent à l’article 4.2.3 du présent document.

Remarque 1 : Les notes PO relatives aux joints d’OA, aux joints d’extrémité de chantier et aux arrêts de chantier imposés par une contrainte altimétrique sont neutralisées (elles ne sont pas prises en compte dans le lot de mesures). Cependant les joints d’OA font l’objet de spécifications particulières (§4.2.4). Quant aux joints de reprise, ils sont traités normalement (inclus dans le lot de mesures).

Remarque 2 : Les travaux de voirie urbaine et de traversée d’agglomération demandent un traitement particulier. La présence notamment de nombreuses émergences (tampons de visite, bouches à clé), nécessitant une remise à la cote en fin de travaux, rend délicate l’application de spécifications d’uni longitudinal et l’utilisation de certains appareils de mesure.

Remarque 3 : Les connaissances actuelles concernant la réception APL NBO sur les petites ondes des travaux liés aux plates-formes béton de Transport en Commun en Site Propre (TCSP) et Bus à Haut Niveau de Service (BHNS) ne paraissent pas suffisantes pour définir des spécifications. Les résultats sont en effet peu significatifs sur ces chaussées béton circulées à petite vitesse, comportant beaucoup de points singuliers et d’émergences, et altérées par des joints et des traitements de surfaces après mise en œuvre.

Chapitre 1 - Principes généraux - Classification des travaux 17

1.3 - Cas particuliersLes cas particuliers traités dans ce guide englobent :

• les routes à vitesse autorisée inférieure à 90 km/h (hors traverse ou milieu urbain) ;

• les routes à sinuosité marquée ;

• les chaussées sur ouvrage d’art ;

• les travaux nécessitant le raccordement à des points altimétriques obligés (bordure, caniveau, émergence, bretelle, …).

Chapitre 2 - Règles de l'art pour la mise en œuvre 19

Chapitre 2 Règles de l’art

pour la mise en œuvre

Les règles et préconisations qui suivent valent en premier lieu pour les travaux de construction et les travaux d’entretien des chaussées.

2.1 - Prise en compte de la nature et de l’épaisseur de la coucheL’atelier de mise en œuvre sera choisi en fonction de la nature et éventuellement de l’épaisseur du matériau.

Les enduits superficiels d’usure (ESU) et les matériaux bitumineux coulés à froid (MBCF) et les bétons bitumineux ultra minces (épaisseur < 2 cm) ne participent pas à l’amélioration de l’uni.

Les techniques à froid (BBF, graves-émulsion, retraitement en place) ne sont pas traitées ici en raison du manque d’éléments quantifiés. Toutefois, dans le cas du retraitement en place, si les couches de surface ont notamment pour rôle de contribuer à l’amélioration de l’uni, le contrôle de réception de la couche de roulement entre dans le champ d’application du présent guide.

Dans le cadre d’un entretien en une couche, les techniques très minces n’ont pas pour objectif principal l’amélioration significative de l’uni et il est essentiel de connaître l’état du support avant préconisation de ce type de technique.

Par ailleurs (rappel du paragraphe 1.2 ci-avant), une couche de reprofilage mince d’épaisseur inférieure à l’épaisseur moyenne d’utilisation du produit appliqué n’est pas à considérer comme une couche à part entière au sens de l’uni longitudinal.

Il est en même temps fortement déconseillé de mettre en œuvre une épaisseur supérieure à l’épaisseur moyenne d’utilisation du produit appliqué, au risque entre autres d’occasionner des défauts dans les petites ondes (PO), voire les moyennes ondes (MO), lors du compactage. Ainsi, pour des couches d’assises bitumineuses d’épaisseur supérieure à 11 cm pour du 0/14 ou pour des couches de surface d’épaisseur supérieure à 7 cm, des difficultés ont pu être rencontrées notamment pour les enrobés dont la formulation et / ou l’épaisseur les rendent sensibles au compactage.

Dans le cadre de chantier où l’uni longitudinal est un enjeu majeur, le maître d’œuvre peut agréer une mise en œuvre en plusieurs couches plutôt qu’en une seule, tout en restant conforme aux spécifications des normes sur les épaisseurs de mise en œuvre.

En revanche, il est rappelé que la multiplication des couches conduit à la création d’interfaces entre couches, interfaces qui nécessitent lors de la réalisation des travaux un soin particulier de manière à assurer le collage entre couches. Si ce collage est défaillant, il y a risque avéré pour la pérennité de l’ouvrage, avec une nette réduction de sa durée de vie.


Enfin, la multiplication des couches peut également générer des délais de mise en œuvre plus importants, contraignants pour certains chantiers.

Pour les matériaux compactés, le mode de guidage du répandeur est choisi en fonction des tolérances d’épaisseurs admissibles. Avec une épaisseur inférieure à 3 cm, il est conseillé d’utiliser les répandeurs sans guidage pour garantir le respect des épaisseurs de mise en œuvre.

Dans le présent guide, la nature du matériau, et éventuellement son épaisseur, sont prises en compte en association avec le rang de la couche par rapport à la surface de la chaussée (le rang N correspond à la couche de roulement).

2.2 - Prise en compte des conditions particulières de réalisation de certains chantiersLa majeure partie des chantiers d’entretien et d’élargissement des chaussées existantes sont à exécuter dans des conditions particulières, à savoir :

• travaux sous circulation avec mise en œuvre d’un alternat et d’un basculement sur une voie ou sur deux voies ;

• travaux fractionnés par l’obligation, par exemple, de ne pas fermer à la circulation deux échangeurs successifs ou de ne pas circuler sur la partie décaissée ;

• travaux de nuit ;

• travaux pouvant engendrer des pertes de rendement ou une moindre qualité dues aux retards d’approvisionnement générés par la congestion du trafic aux abords du chantier.

Ces conditions peuvent générer des difficultés techniques dans la réalisation du chantier ; il appartient donc à l’ensemble des partenaires (maître d’ouvrage, maître d’œuvre, entreprises) de préparer ces chantiers pour obtenir les caractéristiques d’uni longitudinal prescrites.

Aussi il appartient donc au maître d’ouvrage et au maître d’œuvre de porter à la connaissance de l’entreprise les conditions de réalisation du chantier et de lui expliciter les contraintes liées à l’exploitation sous chantier. Le maître d’ouvrage se doit de décrire dans son bon de commande ou dans son cahier des charges ou dans son dossier de consultation des entreprises (DCE) les conditions particulières d’exploitation du chantier, comme par exemple : le trafic, la longueur des alternats, distance entre ITPC, longueur des sections mises à disposition, dates et heures de mise à disposition et de remise en service, particularités géométriques de la chaussée à réaliser, ... Cela peut se traduire notamment par l’intégration, en annexe du cahier des clauses administratives particulières (CCAP) du DCE, d’un dossier ou d’une trame de dossier d’exploitation sous chantier (DESC).

En fonction de ces indications, il appartient à l’entreprise d’organiser son chantier, voire la zone du chantier, de dimensionner sa flotte d’engins dont la logistique de transport des matériaux, des engins et du personnel, et d’adapter ses moyens de production pour répondre aux exigences énoncées dans le DCE, qu’elles soient d’ordre technique ou d’exploitation.

La crédibilité de cette démarche repose sur le fait que le maître d’œuvre lors de l’analyse d’une offre d’une entreprise soit en mesure d’apprécier le degré de prise en compte des conditions d’exploitation sous chantier de cette offre. Pour ce faire, les critères de jugement des offres retenues par les maîtres d’ouvrage doivent permettre au maître d’œuvre de pénaliser les entreprises qui n’ont pas suffisamment intégré les conditions particulières de réalisation du chantier dans leur offre.

Il peut se produire des situations où le maître d’ouvrage impose à l’entreprise de réaliser des travaux en marge des règles de l’art. Il s’agit le plus souvent :

• de conditions météorologiques défavorables telles que des températures inférieures à 5 °C, combinaison de températures basses (< 10 °C) avec des vents forts (> 30 km/h) ;

• de travaux en traverse d’agglomération présentant de nombreux raccordements de voirie (riverains, voies adjacentes, …) et ou de concessionnaires (eau potable, eaux usées, gaz, …) ;

• de délai de refroidissement insuffisant de la couche de roulement ou de la couche inférieure en cas de recouvrement.

Les conditions particulières d’exploitation sous chantier peuvent également ne pas avoir été clairement définies lors de la commande, ou sensiblement évoluer depuis cette commande pour des raisons qui peuvent être indépendantes de la volonté du maître d’ouvrage.

Dans ces situations, le maître d’ouvrage et l’entreprise pourront adapter le marché, soit en adaptant les spécifications du marché en matière d’uni longitudinal, soit en intégrant les moyens complémentaires que l’entreprise devra mettre en place pour respecter les prescriptions techniques initiales.


2.3 - Caractéristiques des matériels d’exécution des travauxSont ici indiquées les fonctions assurées par les matériels d’exécution des travaux.

Un atelier de mise en œuvre est l’ensemble des matériels participant à la réalisation d’une couche par l’exécution des quatre opérations suivantes : alimentation, répandage, réglage, compactage (ou serrage) des matériaux. Le Tableau 1 décrit l’aptitude des différents matériels à assurer ou non ces opérations.

Type de matériel Alimentation Répandage Réglage Compactage

Camions Oui Sans objet

Alimentation continue Oui Sans objet

Alimentation par cordon Oui Sans objet

Machine à coffrage glissant Non Oui

Autograde Non Oui Non

Niveleuse Non Oui Non

Fraiseuse Sans objet Oui Sans objet

Compacteurs Non Oui

Finisseur Non Oui En partie

Atelier de retraitement en place Sans objet Oui En partie

Tableau 1 : Aptitude des différents matériels

2.4 - Modes de guidage des matériels d’exécution des travauxSont ici indiqués les modes de guidage en fonction de la machine utilisée et de l’amélioration d’uni visée. Les propositions faites résultent de la tendance observée à l’issue du suivi de nombreux chantiers et de l’exploitation statistique des données recueillies.

2.4.1 - Modes de guidage en fonction du matériel de réglage

Le Tableau 2 décrit les cas usuels de guidage des différents matériels de réglage.

Type de matériel Guidage par référence spatialeGuidage par référence

à un ouvrage construitAbsence de guidage

Autograde Oui Non

Machine à coffrage glissant Oui Non

Finisseur Oui

Niveleuse Oui Non Oui

Atelier de retraitement en place Non Oui

Fraiseuse (1) Oui

Tableau 2 : Mode de guidage des matériels(1) : la fraiseuse doit être guidée lorsque son intervention vise aussi à rectifier des déformations du profil en long de la chaussée.

Le guidage par référence spatiale repose sur un système d’asservissement des vérins de nivellement des machines par rapport à une référence indépendante du support (fils tendus sur potences, plan laser, …). Ce mode de guidage influence les Grandes Ondes (GO), voire les Moyennes Ondes (MO).

Le guidage par référence à un ouvrage construit repose sur un dispositif de régulation altimétrique (poutres mécaniques ou virtuelles de différentes longueurs) prenant appui sur l’ouvrage : sol support, couche sous-jacente, bordure de trottoir, etc. Ce mode de guidage influence surtout les Moyennes Ondes (MO) et éventuellement les Grandes Ondes (GO) selon l’épaisseur de la couche – ou la profondeur d’intervention dans le cas du fraisage – et la longueur du dispositif de guidage.

En l’absence de guidage, le finisseur fonctionne en mode « vis calées » et la fraiseuse fonctionne « à épaisseur constante ». Dans les deux cas, l’influence est prépondérante vis-à-vis des petites ondes (PO) principalement.

Différents dispositifs et modes de guidage des machines sont détaillés en annexes 1 et 3.


2.4.2 - Amélioration d’uni par bande d’ondes selon le mode de guidage

• L’amélioration d’uni prévisible par bande d’ondes dépend du type de répandeur et de sa vitesse d’avancement, du mode de guidage et du niveau d’uni du support (ou de la couche sous-jacente).

• Les gains d’uni sont à moduler en fonction du niveau d’uni du support. Le gain d’uni est d’autant plus élevé que le niveau d’uni du support sera faible.

Le Tableau 3 récapitule l’efficacité par bandes d’ondes des différents modes de guidage :

Mode de guidage

bande d’ondesRéférence spatiale

Référence à un ouvrage construit

(poutre de longueur l)

Sans guidage

(vis calées)

Petites ondes

PONon adapté Efficace* Finisseur : efficace

Moyennes ondes

MOPlan laser : efficace

Fils : non adaptél < 12 m : peu efficace

l ≥ 12 m (en général, 16 à 18 m) : efficaceFinisseur : peu efficace

Grandes ondes

GOPlan laser : très efficace

Fils : efficaceNon adapté Non adapté

Tableau 3 : Efficacité par bandes d’ondes des différents modes de guidage

* : la mise en œuvre à la poutre peut générer des variations d’épaisseur qu’il est nécessaire de prendre en compte dans le choix de la technique, les techniques très minces y étant d’autant plus sensibles. La longueur totale des poutres se mesure de part et d’autre du finisseur.

2.4.3 - Règles d’utilisation des matériels et du guidage

L’obtention d’un bon uni longitudinal requiert une machine en bon état de fonctionnement, avec des réglages adaptés et une alimentation régulière en matériau (cf. annexe 2). La modification des réglages ne doit intervenir qu’en cas de nécessité absolue et être progressive. Avec les matériaux compactés, une amélioration sensible de la qualité d’uni est possible lorsque le réglage en nivellement – par l’outil de la machine de répandage – est réalisé sur une couche suffisamment compactée.

Les améliorations apportées par le guidage sont effectives si : le système d’asservissement ou de régulation est bien entretenu et bien réglé.

Le contrôleur de dévers (ou moniteur de nivellement transversal) n’est pas utilisé lorsque la largeur de répandage excède 5 mètres (limite de sensibilité de l’appareil).

En cas de guidage sur fil, la mise en œuvre est réalisée en s’assurant que la flèche entre potences est compatible avec le résultat d’uni visé (adéquation entre la qualité et la tension du fil et la distance entre potences) et que le mode de palpage n’amplifie pas le phénomène. À titre indicatif, une flèche de 4 mm tous les 10 mètres conduit à une note de 6 en MO.

Un mode de guidage mixte sur un même matériel d’application (poutre + palpeur…) ne garantit pas l’obtention d’un bon uni.

Outre les améliorations d’uni attendues, le guidage présente l’intérêt de minimiser l’effet des variations de réglages et de conduite de la machine.

2.5 - Définition des ateliers types en fonction des cas de chantiersCe chapitre propose des ateliers de mise en œuvre en fonction des cas de chantiers les plus fréquents. Ces propositions sont destinées à guider le maître d’œuvre dans la validation de l’atelier proposé par l’entreprise.

La composition de l’atelier est définie ainsi que le mode de guidage.

2.5.1 - Démarche

La démarche de ce guide est d’adapter le type d’atelier au matériau mis en œuvre, à son épaisseur et au rang de la couche dans le corps de chaussée. Le rang de la couche est défini par sa position par rapport à la couche de roulement


(couche de rang N). S’il n’y a pas compatibilité entre les gains d’uni potentiels et ceux attendus, il faut réaliser des travaux supplémentaires (type reprofilage ou couche supplémentaire) ou restreindre l’exigence d’uni correspondante. Les gains d’uni proposés ayant des valeurs plutôt minimales, il est possible, dans une faible mesure, de rattraper le déficit d’uni obtenu pour une couche au cours de la réalisation de la couche suivante (de l’ordre de 1 point en note en PO et MO). La vérification de l’uni au démarrage de la réalisation de la couche permet de valider le choix de l’atelier ; il est d’autant plus conseillé que l’enjeu du chantier est important.

2.5.2 - Ateliers types

2.5.2.1 - Choix de l’atelier de mise en œuvre

Un atelier est composé d’un matériel d’alimentation, d’un répandeur et de son moyen de guidage et de compacteurs (selon le type de matériau mis en œuvre).

Les Tableau 5 à Tableau 8 proposent suivant la nature, l’épaisseur et le rang de la couche, deux ateliers :

• un atelier classique ;

• un atelier optimisé.

Pour atteindre les objectifs visés, à savoir satisfaire les spécifications en PO, MO et GO sur la couche de roulement, selon le schéma suivant d’obtention progressive des niveaux d’uni :

• PO et MO avec les couches de rangs N et N-1 ;

• MO et GO avec les couches de rangs N-2 et N-3 ;

• GO avec les couches de rangs N-3 et N-4.

Le choix entre l’atelier usuel et l’atelier optimisé dépend du niveau d’uni atteint sur la couche support (ou la couche précédente), de l’enjeu du chantier, de sa taille et des difficultés d’exécution. Trois possibilités concernant le niveau d’uni de la couche support ou de la couche précédente sont à prendre en compte :

• le niveau d’uni est celui préconisé dans le chapitre 4 ; l’atelier usuel permet, si ses conditions d’utilisation respectent les règles de l’art, d’obtenir les gains d’uni annoncés ;

• le niveau d’uni est plus faible (d’au plus 1 point en PO et MO et 0,5 en GO pour les couches de rang N-2 et N-3), l’atelier optimisé rend possible la récupération du déficit d’uni ;

• le niveau d’uni est plus élevé, l’atelier peut être choisi pour faire face à d’autres spécifications que celles de l’uni et, dans ce cas, il peut être différent de ceux proposés.

Les chaussées peuvent comprendre des couches de forme, fondation, base, liaison et roulement selon les cas de figure du Tableau 4 :

N Couche de roulement

N – 1 Liaison Base Liaison Fondation

N – 2 Base Fondation Fondation Forme

N – 3 Fondation Forme Forme

N – 4 Forme

Tableau 4 : Définition des couches


2.5.2.2 - Cas type de couche de rang N

N° cas Nature Épaisseur (cm) Atelier usuel Atelier optimisé

1 - 1 BBTM e ≤ 3Camions

Finisseur sans guidage Compacteurs

Alimentateur Finisseur avec/sans guidage

Compacteurs

1 - 2 BBDr 4 Camions


Alimentateur Finisseur sans guidage

Compacteurs

1 - 3 EB roulement 3 < e ≤ 7*Camions


Alimentateur Finisseur avec/sans table HPC guidé

sur poutres (9 m ≤ l ≤ 12 m) Compacteurs

1 - 4

EB liaison ou EB assise

avec revêtement superficiel

7 < e ≤ 11*

Camions Finisseur guidé sur poutres

(9 m ≤ l ≤ 12 m) Compacteurs

Alimentateur Finisseur avec table HPC guidé

sur poutres (l > 12 m) Compacteurs

1 - 5 Béton de ciment 6 < e ≤ 24Camions

Machine à coffrage glissant guidée sur fils

Alimentateur Machine à coffrage glissant guidée

sur fils

Tableau 5 : Cas type de couche de rang N

* : couche pouvant exceptionnellement être plus épaisse. Il est rappelé que la multiplication des couches peut être pénalisante pour la pérennité de l’ouvrage de par le risque lié à l’accrochage des couches (impact sur la durée de vie)

Notations

e : épaisseur de mise en œuvre en centimètres,

l : longueur de la poutre en mètres.

Remarques :

• les cas 1-1 et 1-2 correspondent généralement à une couche d’entretien ou une couche de roulement de travaux neufs, tandis que le cas 1-4 concerne plutôt des travaux d’entretien en plusieurs couches ;

• l’obtention des performances d’un BBDr nécessite le respect strict des épaisseurs et par conséquent un répandage vis calées ;

• dans le cas 1-4, l’enrobé bitumineux pour couche de liaison ou d’assise est recouvert d’un enduit superficiel ou de matériaux bitumineux coulés à froid.


2.5.2.3 - Cas type de couche de rang N-1


2 - 1 EB liaison

EB assise

3 < e ≤ 7* Camions

Finisseur guidé sur poutres (9 m ≤ l ≤ 12 m)

Compacteurs

Alimentateur

Finisseur avec/sans table HPC guidé sur poutres (l > 12 m)

Compacteurs

2 - 2 EB assise 7 < e ≤ 11 Camions

Finisseur guidé sur poutres (l > 12 m)

Compacteurs

Alimentateur

Finisseur avec table HPC guidé sur fils ou laser ou poutre (l > 12 m) ou système 3D **

Compacteurs

2 - 3 EB assise 11 < e ≤ 15 Camions


Compacteurs

Alimentateur

Finisseur avec table HPC guidé sur fils ou laser ou poutre (l > 12 m) ou système 3D

Compacteurs

2 - 4 Assise non bitumineuse

e ≥ 15 Camions

Niveleuse non guidée ou guidée sur fils

Compacteurs

Profileur de cordon

Niveleuse guidée au laser/GPS/système 3D et/ou autograde guidé sur fils ou laser ou

système 3D

Compacteurs

2 - 5 Béton poreux 8 < e ≤ 12 Camions


Compacteurs

Alimentateur


Compacteurs

2 - 6 Béton maigre Béton de ciment

10 < e ≤ 20 Camions


Alimentateur


Tableau 6 : Cas type de couche de rang N-1

* : couche de roulement ou de liaison pouvant exceptionnellement être plus épaisses** : système 3D désigne un guidage par station totale robotisée

Notations

Assise non bitumineuse : graves traitées aux liants hydrauliques, graves non traitées et béton compacté routier.


2.5.2.4 - Cas type de couche de rang N-2 et N-3


3 - 1 EB Assise 7 ≤ e ≤ 11 Camions


Compacteurs

Alimentateur

Finisseur avec table HPC guidé sur fils ou au laser ou poutre (l > 12 m) ou système 3D

Compacteurs

3 – 2 EB Assise 11 ≤ e ≤ 15 Camions


Compacteurs

Alimentateur

Finisseur avec table HPC guidé sur fils ou laser ou poutre (l > 12 m) ou système 3D

Compacteurs

3 - 3 Assise non bitumineuse

e ≥ 15 Camions

Niveleuse non ou guidée sur fils

Compacteurs

Profileur de cordon

Niveleuse guidée au laser/GPS/système 3D et/ou autograde guidé sur fils ou laser ou

système 3D

Compacteurs

3 - 4 Béton maigre

10 ≤ e ≤ 20 Camions


Alimentateur


3 - 5 Couche de forme Atelier de traitement ou non Niveleuse non guidée ou guidée sur fils

Compacteurs

Atelier de traitement ou non Niveleuse guidée au laser/GPS et/ou autograde guidé

sur fils

Compacteurs

Tableau 7 : Cas type de couche de rang N-2 et N-3

2.5.2.5 - Cas type de couche de rang N-4

N° cas Nature Épaisseur Atelier usuel Atelier optimisé

4 - 1 Couche de forme

Atelier de traitement ou non

Niveleuse non guidée ou guidée sur fils

Compacteurs

Atelier de traitement ou non Niveleuse guidée au laser/GPS/système 3D ou autograde guidé sur fils ou laser ou

système 3D

Compacteurs

Tableau 8 : Cas type de couche de rang N-4

2.6 - Spécificités des travaux de réfection partielle2.6.1 - Le double rôle du fraisage

Outre les contraintes altimétriques, les travaux de réfection partielle visent à remédier à divers problèmes des chaussées en service, tels que le désenrobage avec arrachements de la couche de roulement, l’orniérage par fluage des couches de surface, la fatigue structurelle de voies de circulation chargées en poids lourds, ...

Le fraisage a alors un double rôle :

• en tout premier lieu, de désagréger et d’enlever la (ou les) couche(s) – ou les matériaux – en cause, sur une épaisseur donnée ;

• dans un même temps, de laisser le support le plus sain possible pour ensuite assurer, dans de bonnes conditions, la mise en œuvre et le collage des matériaux de remplacement.

Déterminant à la fois pour la qualité de l’uni longitudinal et pour la tenue de la chaussée dans le temps, la préparation du support requiert un fraisage à épaisseur constante, supérieure à l’épaisseur nominale de la (ou des) couche(s) à fraiser. La Figure 1 vise à démontrer ce principe de façon schématique.


La ligne courbe (en noir) dessine l’interface entre la couche à fraiser et son support ; par construction, elle suit les variations d’épaisseur (longitudinales et transversales) de la couche à fraiser. Le support de la (ou des) couche(s) fraisée(s) doit être sain et suffisamment épais pour permettre un fraisage partiel.

Le cas de la superposition de couches minces ou très minces nécessitera un diagnostic particulier conformément à l’une des recommandations du paragraphe 2.6.2 ci-après.

Le fraisage insuffisant (en rouge) atteint très peu souvent l’interface ; le fraisage satisfaisant (en bleu) descend au-delà de l’interface ; entre les deux, il reste insuffisant tant qu’il laisse des résidus épars de la couche à fraiser, tel que le montre la Figure 2 ci-dessus. Si ces derniers sont ensuite plus ou moins arrachés par la circulation de chantier, il en résultera une hétérogénéité de l’état de surface et de l’uni du support, qui sera préjudiciable à la fois au collage (ou accrochage) et à l’uni de la nouvelle couche. S’ils ne sont pas arrachés, ils formeront de minces couches parasites disséminées sous la nouvelle interface, néfastes pour la longévité de la réfection (risque d’effet de feuilletage et de travail en flexion).

Le fraisage visant à suivre strictement l’interface est à proscrire : il est techniquement irréaliste et, de plus, contre-indiqué du fait de la non-correction des variations d’épaisseur (compactage différentiel préjudiciable à l’uni).

À travers cet exemple, la recommandation d’un fraisage à épaisseur constante, supérieure à l’épaisseur nominale de la (ou des) couche(s) à fraiser, entraîne qu’un minimum de reconnaissance préalable est nécessaire pour en décider : carottages, étude de diagnostic.

Lorsque le fraisage de toute la surface a aussi pour rôle de rectifier des défauts de profil en long, la fraiseuse est alors guidée par un système de nivellement (composé de palpeur mécanique, de capteurs ultrason, laser, système 3D, …) chargé de réguler la profondeur de fraisage (Figure 3).

Lorsque le fraisage intervient dans le cadre de travaux de réfection de l’assise de chaussée, l’épaisseur (ou profondeur) de fraisage est celle qui résulte du dimensionnement mécanique de la solution de travaux. Après auscultation préalable, si l’opération est de nature à améliorer aussi les GO en pleine largeur, les travaux de réfection partielle sont plus assimilables à des travaux neufs, et il faudra que les dispositions constructives soient prises en conséquence, sinon ils sont considérés comme des travaux d’entretien.

2.6.2 - Recommandations

Étant donné leur spécificité, les travaux de réfection partielle des chaussées méritent une attention particulière, non seulement lors des phases d’exécution, mais aussi lors des phases amont de définition des travaux et de rédaction des pièces du marché (CCTP et CCAP). Les recommandations qui suivent vont en ce sens.

Diagnostic avant fraisage – Il convient d’insister sur l’importance de ne pas engager une opération de fraisage sans une phase préalable de reconnaissance, voire de diagnostic, visant à en préciser l’épaisseur, celle-ci conditionnant la technique de réfection. Par exemple, indépendamment de la question des variations d’épaisseur (cf. § 2.6.1), ce n’est pas parce qu’une couche de roulement est dégradée, ou orniérée, qu’elle est seule en cause. La nature et l’état de la (ou des) couche(s) sous-jacente(s) peuvent justifier qu’elle(s) soi(en)t aussi – en tout ou partie – enlevée(s) à l’occasion des travaux ; c’est notamment le cas lorsque la couche de roulement à fraiser résulte de travaux d’entretien, et que la couche sous-jacente est elle-même une ancienne couche de roulement dont l’intégrité de surface pouvait être affectée par de la fissuration ou du désenrobage. Le fraisage peut aussi être utilisé pour rectifier le profil transversalement.

Figure 1 : Fraisage Figure 2 : Résidus épars de la couche fraisée

Surface de la chausée

Fraisage insuffisant

Fraisage satisfaisant

Couche à fraiser


La connaissance de la structure de chaussée, avec ses hétérogénéités et éventuelles discontinuités, est donc nécessaire pour décider de l’épaisseur totale de fraisage, et ainsi éviter (minimiser) les surprises en cours de travaux. Pour cela, une série de carottages – à défaut d’un diagnostic plus poussé, parfois incontournable –, avec si possible l’appui d’une auscultation radar, sur les chaussées semi-rigides notamment, est un minimum indispensable.

Mesures d’uni avant travaux – Quelle que soit la nature des travaux de réfection partielle, dès lors que des spécifications d’uni sont prévues sur la couche de roulement, il est vivement recommandé de prévoir des mesures d’uni sur la chaussée avant travaux (état des lieux). Les informations apportées par ces mesures seront très utiles pour décider des spécifications définitives à fixer sur la nouvelle couche de roulement, selon les contraintes ou l’enjeu des travaux, ainsi que des clauses contractuelles à prévoir (cf. ci-après). Il est également recommandé de joindre ces informations au dossier de consultation des opérateurs économiques (DCOE), où elles pourront être utiles à la préparation et à l’organisation des travaux.

Quelques règles de l’art spécifiques

Lors de la définition de travaux de réfection partielle des chaussées, le maître d’œuvre soucieux d’obtenir un uni de qualité devra préconiser une méthode appropriée. Au nombre des recommandations techniques devant être précisées pour optimiser le niveau de service offert, il est suggéré entre autres de :

• fraiser à vitesse régulière et limitée (12 à 14 mètres par minute) pour éviter une détérioration superficielle de la couche support, surtout lorsque la réfection concerne les couches de surface ;

• prévoir des largeurs variables de fraisage pour chaque couche (redents) afin d’éviter la superposition des joints, et préciser les conditions de traitement des joints entre le fraisage et le corps de chaussée existante (géogrille, pontage, joint préfabriqué, …) ;

• préconiser le recours à la correction de l’uni par fraisage guidé, voire par microrabotage(1) sur la dernière couche en encaissement sur une voie (Figure 4), afin de corriger les éventuels défauts évalués par une mesure APL (ou autre dispositif), avant la mise en œuvre de la couche de roulement, surtout s’il s’agit d’un BBTM ;

• en fonction des enjeux ou du contexte – par exemple si la circulation ne peut pas être rétablie sur le fond de fraisage –, il peut être nécessaire de préconiser l’astreinte d’une équipe de secours en cas de panne, ou la fabrication des enrobés avant l’opération de fraisage ; ces précautions doivent être précisées ;

• limiter le recours à la répétition des purges de faible longueur ou, sinon, envisager la mise en œuvre supplémentaire d’une couche de liaison en pleine largeur de chaussée, ou encore une couche de roulement > 3 cm d’épaisseur ;

• pour le simple renouvellement d’une couche de roulement mince ou très mince, après fraisage, s’assurer que les délais permettent un nettoyage soigné du support (balayage et/ou aspiration).

(1) La technique de microrabotage permet de régler une surface avant la mise en œuvre d’une couche, ou d’améliorer le confort et la sécurité en reprenant des déformations. La différence avec le rabotage classique (ou fraisage) tient à l’écartement des pics du tambour de fraisage qui équipe la machine. Une fraiseuse équipée d’un tambour de microrabotage (pics resserrés) et d’un dispositif de guidage peut supprimer pratiquement toutes les imperfections d’uni. Le microrabotage permet également de rectifier un problème d’uni localisé sur la couche de roulement.

Figure 3 : Exemple de fraisage guidé par système 3D Figure 4 : Opération de microrabotage guidé


Enfin,

• être vigilant à l’épaisseur et au nombre de couches afin de minimiser les défauts de mise en œuvre dans les PO (Petites Ondes), voire les MO (Moyennes Ondes), liés à l’approvisionnement et au compactage ;

• permettre et expliciter les conditions de remise en service visant à garantir un délai suffisant de refroidissement des enrobés pour éviter tout fluage ou orniérage. De même, en cas d’application de deux couches au moins, s’assurer que les délais respectifs de refroidissement et de mise en œuvre soient compatibles avec le délai réservé aux travaux ;

• prévoir des camions en nombre suffisant pour éviter les arrêts de table inutiles, avoir une vitesse la plus régulière possible pour le finisseur, prévoir des longueurs d’engravures suffisantes.

La Figure 5 donne un aperçu de l’état de surface d’un enrobé bitumineux après une intervention de microrabotage.

Figure 5 : État de surface d’un enrobé après microrabotage

Chapitre 3 - Mesures 31

Le chapitre a pour but de rappeler le principe de la pratique à partir des différents documents relatifs à la phase de mesure et à l’exploitation de l’uni, applicables dans le cadre du contrôle des couches de roulement neuves. S’y trouvent notamment les éléments essentiels sur le respect des procédures et des spécifications (exigences des profilomètres, critères d’acceptation, méthodes d’exploitation), et sur l’organisation et la réalisation des mesures.

3.1 - Procédures et spécificationsLe contrôle de l’uni longitudinal doit être effectué à l’aide d’un appareil de mesure répondant à certains critères d’acceptation et à une procédure de vérification périodique. Les profils et résultats délivrés doivent être conformes à la méthode d’essai LPC n° 46-2 « Mesure de l’uni des chaussées routières et des pistes aéronautiques » et plus particulièrement au module général « Principe de mesure et système de notation », ainsi qu’au module n° 1 « Vérification de la conformité de la couche de roulement des chaussées routières ». Le système de notation peut aussi être issu de l’application de la norme européenne (prEN 13036-5) qui analyse les défauts dans des gammes d’onde légèrement différentes de la méthode française. Les paragraphes suivants reprennent l’essentiel de ces procédures.

3.1.1 - La mesure profilométrique de l’uni des chaussées

Les amplitudes des dénivellations verticales du profil en long de la couche de chaussée à ausculter sont relevées par un appareil de type « profilomètre » et sont enregistrées sous forme numérique dans un fichier informatique. Le relevé est réalisé selon un pas spatial constant, noté Δx.

Cet enregistrement (Figure 6 - page suivante) permet de reconstituer une image du profil en long de la chaussée (ou pseudo-profil). La fidélité de cette image dépend des caractéristiques instrumentales de l’appareil.

Les appareils susceptibles de répondre aux critères métrologiques (cf. §3.1.3) doivent avoir les caractéristiques minimales suivantes :

• restitution du profil (ou pseudo profil) sous forme numérique dans un fichier informatique ;

• relevé du profil selon un pas d’échantillonnage spatial constant : Δx ≤ 5 cm ± 0,5 cm ;

• étendue de mesure (sur l’amplitude verticale) supérieure à ± 80 mm avec une résolution inférieure à 0,1 mm ;

• abscisse curviligne avec une précision minimale de 0,1 % (ex : 1 mètre pour 1000 mètres de mesure) ;

• relevé synchrone (à la mesure) de différents événements de repérage : changement de revêtement, PR, joint d’ouvrage…

Chapitre 3 Mesures


Figure 6 : Exemple de pseudo-profil enregistré par un profilomètre sur 1000 mètres

L’appareil de mesure doit fournir au minimum les fichiers informatiques décrivant :

• l’identification de la mesure (département, route, début, fin, …) ;

• le (les) profil(s) de mesure au format texte (Abscisse / Profil1 / Profil2 / …) ;

• les événements référencés en abscisse.

Deux appareils répondant à ces exigences, l’APL et le MLPL, sont décrits dans le paragraphe 3.3.

3.1.2 - Analyse du profil : notation par bande d’onde (NBO) et densité spectrale de puissance (DSP)

L’analyse des profils est généralement effectuée par une décomposition en trois bandes d’onde, pour lesquelles sont calculées des notes. À ces calculs de notes, il est conseillé d’associer un calcul de la densité spectrale de puissance, qui exprime l’énergie du signal en fonction des longueurs d’onde. La représentation de la DSP permet notamment de détecter la présence de défauts périodiques.

Outre ces deux types d’exploitation, il est recommandé de commencer par une lecture détaillée des profils qui peut, elle aussi, permettre de déceler des problèmes particuliers.

Ces analyses reposent sur des documents français de référence. Le projet de norme européenne en cours propose des analyses légèrement différentes ; elles sont décrites, pour mémoire, en annexe 5 de ce guide. On y trouve les correspondances entre les calculs préconisés par les deux normes, ce qui assure une continuité dans le système de notation.

3.1.2.1 - Notation par bande d’onde (NBO)

Le calcul par bande d’onde requiert une décomposition numérique préalable du profil relevé, en signaux filtrés selon trois bandes de longueurs d’ondes (voir Figure 7) définies par la norme française (NF P 98-218-3) comme suit :

• Petites ondes PO : 0,707 < l < 2,828 (mètres) ;

• Moyennes ondes MO : 2,828 < l < 11,312 (mètres) ;

• Grandes ondes GO : 11,312 < l < 45,248 (mètres).

Dans chaque bande d’onde et pour la longueur de segmentation choisie est calculée l’énergie du signal filtré (cf. annexe 5), pour donner les indices d’énergie par bandes d’ondes EBO (unité en cm3) :

• EPO20 désigne les énergies PO calculées sur des segments successifs de 20 mètres ;

• EMO100 désigne les énergies MO calculées sur des segments successifs de 100 mètres ;

• EGO200 désigne les énergies GO calculées sur des segments successifs de 200 mètres.


Figure 7 : Décomposition en bandes d’ondes

Les segments de calcul sont localisés par rapport au repère d’origine de la section à ausculter. En fin de session de mesure, lorsqu’un segment est inférieur à 20, 100 et 200 mètres (respectivement PO, MO et GO), il n’est pas procédé au calcul de l’énergie s’y rapportant.

Les valeurs des énergies EBO ainsi obtenues sont transformées en notes par bandes d’ondes (NBO), qui donnent une appréciation de la qualité chiffrée dans une échelle à vingt niveaux graduée de 0 (très mauvais uni) à 10 (excellent uni). La correspondance entre les valeurs des notes NBO et les étendues des valeurs des énergies EBO est donnée en Figure 8.

Les valeurs des énergies et des notes par bandes d’ondes pour les profils relevés sont alors disponibles, par segment, sous format informatique comportant les valeurs de distance parcourue (abscisse curviligne).

À titre indicatif, les corrélations entre les amplitudes de défauts (mm) et les notes ont des ordres de grandeur suivants :

• dans le domaine de GO, des défauts périodiques de variations altimétriques :

- ± 7 mm génèrent une note de 7 - ± 11 mm génèrent une note de 5

• dans le domaine de MO, des défauts périodiques de variations altimétriques :

- ± 2 mm génèrent une note de 6 - ± 3 mm génèrent une note de 4

Notes

NBO

Intervalle des énergies EBO

(borne droite incluse, borne gauche exclue)

Petites ondes

EPO20

(en cm3)

Moyennes ondes

EMO100

(en cm3)

Grandes ondes

EGO200

(en cm3)

10 0 à 1,1 0 à 39 0 à 1 267

9,5 1,1 à 1,4 39 à 49 1 267 à 1 585

9 1,4 à 1,7 49 à 62 1 585 à 1 983

8,5 1,7 à 2,2 62 à 77 1 983 à 2 481

8 2,2 à 2,7 77 à 97 2 481 à 3 103

7,5 2,7 à 3,4 97 à 121 3 103 à 3882

7 3,4 à 4,2 121 à 151 3 882 à 4 857

6,5 4,2 à 5,3 151 à 189 4 857 à 6 076

6 5,3 à 6,6 189 à 236 6 076 à 7 601

5,5 6,6 à 8,2 236 à 296 7 601 à 9 509

5 8,2 à 10,3 296 à 370 9 509 à 11 896

4,5 10,3 à 12,9 370 à 463 11 896 à 14 882

4 12,9 à 16,1 463 à 579 14 882 à 18 618

3,5 16,1 à 20,2 579 à 725 18 618 à 23 292

3 20,2 à 25,3 725 à 906 23 292 à 29 139

2,5 25,3 à 31,6 906 à 1 134 29 139 à 36 453

2 31,6 à 39,5 1 134 à 1 419 36 453 à 45 604

1,5 39,5 à 49,5 1 419 à 1 775 45 604 à 57 051

1 49,5 à 61,9 1 775 à 2 200 57 051 à 71 372

0,5 61,9 à 77,4 2 220 à 2 778 71 372 à 89 288

0 > 77,4 > 2 778 > 89 288

Figure 8 : Table de conversion en notes des énergies calculées selon la norme française


• dans le domaine de PO, des défauts périodiques de variations altimétriques :

- ± 0,5 mm génèrent une note de 8 - ± 1 mm génèrent une note de 5

• dans le domaine de PO, un défaut ponctuel de variations altimétriques :

- 5 mm génère une note de 9 - 7 mm génère une note de 7 - 10 mm génère une note de 5

La Figure 9 illustre une exploitation standard en affichant :

• les profils bruts des traces gauche et droite ;

• les notes dans les trois gammes d’ondes pour chaque trace Gauche (G) et Droite (D).

Figure 9 : Exemple de restitution de mesures MLPL (deux traces) : profils et notes

3.1.2.2 - Densité spectrale de puissance (DSP)

Ce paragraphe décrit un mode de calcul de la Densité Spectrale de Puissance. Les connaissances actuelles ne permettent pas de définir de spécifications. Cependant, son analyse systématique pourrait conduire à améliorer la pratique et à avancer sur les critères de spécifications.

La densité spectrale de puissance est la répartition de la puissance d’un signal suivant les fréquences. On définit la densité spectrale de puissance comme étant le carré du module de la transformée de Fourier divisé par le pas fréquentiel.

DSP = |X(n)|2 / df = |X(n)|2 * np * dx

Où :

• n est le signal ;

• X(n) est la transformée de Fourier ;

• df est le pas fréquentiel ;

• np est le nombre de points ;

• dx le pas spatial d’échantillonnage.

Pour des raisons de précision statistique de l’estimation de la DSP, la section doit être d’une longueur supérieure à 1000 mètres.

En complément du système de notation par bandes d’onde, la DSP est très utile pour mettre en évidence des défauts à caractère périodique (même de faibles amplitudes). Il est donc conseillé systématiquement de tracer et d’analyser la courbe de DSP, au même titre que le calcul et le tracé des notes NBO.


Plus la valeur de la DSP est élevée (énergie forte), plus l’uni est mauvais. Le graphique DSP représente l’énergie (en m3) en fonction de la longueur d’onde des défauts (en m). Un défaut périodique (de longueur d’onde donnée) apparaîtra sur la courbe sous forme d’un pic. La courbe de DSP peut être corrélée de façon globale à un niveau de note NBO, illustré par des barres obliques représentées sur le graphique (Figure 11).

Pour plus de finesse dans la détection d’éventuels défauts périodiques, il est recommandé de calculer une « DSP glissée » permettant de détecter précisément les zones affectées par ce défaut, qui peut ne pas être présent sur toute la longueur de l’ouvrage ausculté. Le principe est de calculer des DSP successives sur 1000 mètres et de décaler chaque calcul de quelques dizaines de mètres. Le résultat de chaque calcul, l’énergie pour une longueur d’onde donnée, est ensuite reporté sous forme de schéma itinéraire (en fonction de la distance). Cette représentation permet d’identifier les zones les plus affectées par le défaut (cf. Figure 10, Figure 11 et Figure 12).

Figure 10 : Profil présentant des défauts périodiques de longueur d’onde voisine de 8 mètres

Figure 11 : DSP - Courbe de densité spectrale illustrant la présence nette d’un défaut périodique (pic à 8 mètres)

Figure 12 : DSP glissée - Identification de zones où le défaut périodique est le plus important


3.1.3 - Critères d’acceptation

Les profilomètres ne peuvent prétendre réaliser de contrôle d’uni que s’ils répondent à des critères d’acceptation d’ordre métrologique et d’ordre algorithmique.

3.1.3.1 - Critères métrologiques (appareils)

Les critères d’acceptation métrologiques, issus de comparaison avec des profils de référence, sont :

• superposition des profils pour avoir une idée globale et s’affranchir des distorsions d’abscisse éventuelles ;

• pour le contenu spectral, comparaison entre la densité spectrale de puissance (DSP) du profil de référence et celle du profil délivré par l’appareil à évaluer. Le rapport des deux DSP (en énergie) doit être compris entre 0,5 et 2 sur toute la gamme de longueur d'onde comprise entre 0,7 et 45 mètres ;

• comparaison entre les notes par bandes d’onde (NBO) obtenues à partir du profil de référence et à partir du profil délivré par l’appareil. L’écart de note doit être au maximum de 0,5 point ;

• comparaison des abscisses de topage des événements.

L’outil utilisé est « APL 2000 version Expertise », logiciel d’exploitation officiel utilisé par l’organisme agréé en charge de ces vérifications. Ce dernier permet, outre les fonctions standards répondant à la méthode d’essai 46-2, d’appliquer des outils tels que :

• l’importation de fichiers de profils issus d’appareils autres que l’APL ;

• l’utilisation d’outils d’analyse de profils (comparaison, filtrage paramétrable, …).

3.1.3.2 - Critères algorithmiques (logiciel d’exploitation)

Pour les logiciels d’exploitation délivrant, en plus des profils, les indicateurs d’uni tels que les énergies et notes par bandes d’onde et/ou la densité spectrale de puissance, les critères d’acceptation sont les suivants :

• pour les notes (PO, MO et GO), ils doivent fournir les mêmes notes, à 0,5 point près, que les notes délivrées par APL 2000 appliqué sur le même profil ;

• pour la DSP, ils doivent fournir la même DSP (amplitude et bande passante) que la DSP délivrée par APL 2000 appliqué sur le même profil.

Ces indicateurs sont calculés, autant que possible, sur des profils comportant des défauts dans les trois gammes de longueurs d’ondes. Les sections de route sont donc choisies de manière à être représentatives des routes couramment rencontrées et possédant un niveau d’uni variable dans les trois gammes d’ondes. Des fichiers créés artificiellement peuvent aussi alimenter les fichiers tests.

À des fins de traitement, il est conseillé que le logiciel d’exploitation puisse permettre d’exporter sous forme de fichiers au format texte les notes et la DSP.

3.2 - Organisation et réalisation des mesures3.2.1 - Organisation générale du contrôle

L’organisation générale du contrôle prévoit de prononcer la réception d’un chantier par découpage de celui-ci en lots de contrôle d’une longueur de 1000 mètres définis à partir du point de départ de la section à ausculter. La position exacte de ce point est fixée par le maître d’œuvre. Les lots de contrôle sont consécutifs, sauf dispositions contraires précisées dans le marché. L’extrémité du chantier est incluse dans le dernier lot, lequel a de ce fait une longueur supérieure à 1000 m.

Les cas particuliers feront l’objet d’un découpage en lots de contrôle spécifiques d’une longueur de 1000 m ou incluant l’extrémité. Un ouvrage d’art pourra être considéré comme un ou plusieurs lots, le début et la fin correspondant aux joints de l’ouvrage.

Des spécifications (contractuelles) sont fixées et sont applicables à chacun des lots de contrôle de 1000 mètres ainsi constitués. Des spécifications adaptées peuvent cependant être appliquées pour les cas suivants :

• lot de contrôle incluant l’extrémité du chantier (longueur supérieure à 1000 mètres) ;

• chantier de longueur inférieure à 1000 mètres ;

• cas particuliers tels que définis au paragraphe 1.3 du présent guide.


On trouve aussi des spécifications adaptées pour les joints d’OA dont les spécifications sont décrites en § 4.2.4.

Pour les joints d’extrémité de chantier et de raccordements altimétriques ponctuels imposés, les notes PO sont neutralisées (exclues du lot de mesures).

Par contre, les joints de reprise bénéficient de spécifications standards.

De plus, il est à noter qu’il est parfois intéressant de compléter par des levés topographiques les défauts d’uni relevés par l’appareil de mesures.

3.2.2 - Modalités du contrôle

Chaque voie de circulation fait l’objet d’une mesure dans les deux bandes de roulement droite et gauche.

Pour des raisons de mise en place et de fiabilité des filtres numériques appliqués lors du traitement, les mesures doivent débuter au moins 200 mètres avant le premier lot de contrôle, et terminer au moins 200 mètres après le dernier lot de contrôle.

Pour les bandes de roulement gauche et droite de chaque voie de circulation d’un lot de contrôle, les résultats d’application de la méthode d’essai n° 46-2 (module 1) se présentent sous la forme d’une série de notes par bandes d’ondes (NBO) calculées sur des segments de 20 mètres pour les petites ondes (PO), de 100 mètres pour les moyennes ondes (MO) et de 200 mètres pour les grandes ondes (GO).

À l’issue de l’essai il est calculé, pour chaque bande de roulement (gauche et droite) de chaque voie de circulation de chaque lot de contrôle de 1000 mètres, 50 notes petites ondes, 10 notes moyennes ondes et 5 notes grandes ondes.

Lorsque la longueur du lot de contrôle n’est pas de 1000 mètres (lot de contrôle incluant l’extrémité du chantier ou chantier de longueur inférieure à 1000 mètres), le nombre de notes petites, moyennes et grandes ondes, est égal au nombre de segments de 20, 100 et 200 mètres, contenus dans le lot de contrôle. Dans ce cas, une partie du lot n’est pas contrôlée.

Le contrôle de l’uni longitudinal doit être réalisé par des laboratoires dont les équipes sont formées à l’utilisation des appareils de mesure et des logiciels qui ont préalablement été validés par un organisme agréé (vérification des critères d’acceptation et contrôle périodique).

3.2.3 - Définition de spécifications

Pour chaque lot, des spécifications portant sur les notes peuvent être définies en fonction de la vitesse retenue pour le projet routier quel que soit le maître d’ouvrage. Il est à préciser qu’en règle générale, pour des critères de sécurité des usagers, plus la vitesse de circulation est élevée sur le tracé et plus les spécifications d’uni sont exigeantes.

La Figure 13 (voir page suivante) illustre une exploitation standard en affichant :

• les profils bruts des traces gauche et droite ;

• les notes dans les trois gammes d’ondes (pour chaque trace) ;

• les lots de 1000 mètres avec un code couleur selon le respect des spécifications applicables sur le chantier (une bulle rappelle ces spécifications).


Figure 13 : Exploitation standard

3.3 - Exemples d’appareils de mesureDifférents profilomètres existent dans le monde et équipent des appareils d’auscultation comme par exemple le HRM, l’ARAN, AMAC, HAWKEYE,… En France, les appareils utilisés et qualifiés sont l’APL et le MLPL dont les caractéristiques sont détaillées ci-après.

3.3.1 - L’analyseur de profil en long : APL

Figure 14 : Matériel APL et pendule inertiel (à l’envers)

Principe

Mesure des irrégularités de surface du profil en long de la chaussée à l’aide d’une ou deux remorques portant une roue palpeuse, par comparaison avec la référence horizontale d’un pendule inertiel (Figure 14).

Documents de référence

• NF P 98 218-3 ;

• Méthode d’essai LPC n° 46 version 2.0.

Expression des résultats

• élévations du pseudo-profil en mm relevées tous les 5 centimètres ;

• notes par bandes d’onde comprises entre 0 et 10, calculées : - par segments de 20 mètres pour le domaine des petites ondes PO (0,7 < l < 2,8 mètres) ; - par segments de 100 mètres pour le domaine des moyennes ondes MO (2,8 < l < 11,3 mètres) ; - par segments de 200 mètres pour le domaine des grandes ondes GO (11,3 < l < 45,2 mètres).


Incertitude de mesure

• répétabilité : - 1 point pour les PO ; - 0,5 point pour les MO et GO.

Domaines d’emploi

• réception de couches de roulement et de couches intermédiaires ;

• suivi de réseaux.

Commentaires

• tous les LRPC et certains bureaux de contrôle sont équipés d’APL bi-trace ;

• chaque appareil fait l’objet d’une procédure annuelle de suivi métrologique ;

• le logiciel APL 2000 associé à ce matériel permet à la fois le dépouillement des mesures, l’interprétation des éventuels défauts et l’aide à leur correction ;

• la mesure se fait à une vitesse constante de 72 km/h, ce qui peut limiter son usage sur les couches de forme et de fondation, notamment en présence d’ouvrages transversaux. Une transposition de vitesse à 54 voire 36 km/h est possible mais ne permet pas d’avoir de notes très fiables dans les GO (incertitude de 1 à 2 points). Des mesures à ces vitesses ne pourront constituer un critère de réception de la couche de forme .

Dans cette hypothèse, il est proposé de prendre en considération, et avec précaution, les éléments ci-après :

• une note x en grandes ondes déterminée à 36 km/h équivaut à une note de x-2 à 72 km/h avec une incertitude de 2 points ;

• une note y en en grandes ondes déterminée à 54 km/h équivaut à une note de y-1 à 72 km/h avec une incertitude de 1 point ;

• une note z en moyennes ondes déterminée à 36 km/h ou à 54 km/h équivaut à une note de z-1 à 72 km/h avec une incertitude de 1 point.

3.3.2 - Le Multi profilomètre longitudinal (sans contact) : MLPL

Figure 15 : Matériel MLPL

Principe

Mesure des irrégularités de surface du profil en long de la chaussée à l’aide d’un dispositif sans contact (capteurs laser, accéléromètre et gyroscope - Figure 15).

Documents de référence :

• NF P 98 218-3 ;


• Méthode d’essai LPC n° 46 version 2.0.

Expression des résultats

• élévations du pseudo-profil en mm relevées tous les 5 centimètres ;

• notes par bandes d’onde comprises entre 0 et 10, calculées : - par segments de 20 mètres pour le domaine des petites ondes PO (0,7 < l < 2,8 mètres) ; - par segments de 100 mètres pour le domaine des moyennes ondes MO (2,8 < l < 11,3 mètres) ; - par segments de 200 mètres pour le domaine des grandes ondes GO (11,3 < l < 45,2 mètres).

Incertitude de mesure

• répétabilité : - 1 point pour les PO ; - 0,5 point pour les MO et GO.

• reproductibilité : non disponible compte-tenu du nombre limité de matériels en service.

Domaines d’emploi

• mesure sur les différentes couches de chaussée (forme, assise, surface) ;

• suivi de réseaux.

Commentaires

• deux MLPL existent actuellement (un en version tri-trace à l’IFSTTAR, un en version bi-trace sur le véhicule AMAC exploité par la société VECTRA) ;

• la procédure annuelle de suivi métrologique est en cours d’élaboration et s’apparente à la démarche employée pour l’APL. Les essais sur route seront les mêmes que ceux réalisés pour l’APL ;

• les mesures peuvent être effectuées à une vitesse de mesure variable, à partir de 30 km/h, ce qui confère à ce matériel une grande souplesse d’emploi. Il est notamment adapté pour les mesures des GO sur des couches de forme ;

• les mesures ne peuvent pas être effectuées sur chaussée mouillée générant des projections (altération de la mesure laser) ;

• le pas d’échantillonnage peut être adapté pour les mesures de mégatexture ;

• des études sont en cours pour que le MLPL soit utilisé pour l’évaluation de l’état des chaussées (par comparaison entre les résultats obtenus dans et entre les bandes de roulement) ;

• de récentes mesures comparatives entre APL et MLPL sur des couches de roulement neuves montrent une très grande similitude des résultats et permet la réception de travaux avec le MLPL.

3.4 - Exemples de déconvenues à éviter en fin de travauxL’application de spécifications sur les notes par bandes d’ondes a pu révéler des surprises (défauts à caractère périodique, phénomène de roulis) rendant la route inconfortable alors que la vérification de conformité était satisfaisante. Il en est fait ici une description visant à informer les acteurs de la technique routière et à les inciter à la plus grande rigueur avant la mise en œuvre d’une couche de roulement.

3.4.1 - Avant-propos

Pour éviter toute confusion, il convient tout d’abord de préciser l’appellation «à caractère périodique». S’agissant d’uni longitudinal des chaussées, elle s’applique à deux types de défauts distincts, tels que décrits ci-après (cf. § 3.4.2 et 3.4.3). Le premier est connu et ne pose généralement pas de problème vis-à-vis des spécifications. En revanche, le second – moins bien connu – rend la route inconfortable pour les poids lourds alors qu’elle peut justement être en conformité avec les spécifications.

3.4.2 - Défaut périodique au sens cyclique (répétitif) du terme

Dans ce premier cas de figure, il s’agit d’un défaut qui se reproduit à intervalles plus ou moins réguliers, et qui, dans la très grande majorité des cas, pénalise quasi exclusivement la bande des petites ondes (PO). Il provoque des accélérations verticales (secousses) à bord des véhicules. Des arrêts de finisseur intempestifs, et/ou des à-coups dans l’avancement du répandage de la couche, en sont la cause la plus fréquente.


Une illustration en est donnée par les deux graphiques des Figure 16 et Figure 17 (copies d’écran de l’application APL 2000). L’exemple est tiré de travaux d’entretien en deux couches, avec un BBTM en couche de roulement.

Le premier graphique (longueur 200 mètres) reproduit la variation des signaux APL bi-trace par rapport à l’échelle d’amplitude ± 10 mm. Les flèches indiquent les positions du défaut répétitif en question, dont l’effet sur le confort est proportionnel à la variation brusque d’amplitude des signaux (jusqu’un centimètre sur un mètre de long). L’intervalle d’apparition du défaut varie ici entre 25 et 38 mètres. Les flèches vertes désignent un défaut PO non pénalisant vis-à-vis des spécifications (notes PO ≥ 6). À l’inverse, les flèches rouges désignent un défaut PO pénalisant (note PO < 6).

Figure 16 : Défaut périodique

Figure 17 : Variation d’énergie en Petites Ondes

En parallèle, le second graphique reproduit, tous les 20 mètres, la variation des énergies PO (échelle de gauche), calculées conformément à la norme NF P 98-218-3 et à la méthode d’essai LPC n°46-2, et des notes PO déduites (échelle de droite). La présence de défauts fait varier les notes entre 4 et 7 (notes arrondies) alors qu’elles sont de 9 et 10 hors défaut. L’inconfort vient de la succession de défauts.

La Figure 18 donne une image du défaut situé à l’abscisse 3450 mètres (avant-dernier défaut, Figure 17). La flèche jaune désigne la première bosse du défaut, perçue ici sur la bande de guidage du TPC.

Figure 18 : Visualisation du défaut

Face à ce genre d’aléas de répandage d’une couche de roulement (succession d’arrêts, d’à-coups, souvent liés à l’organisation de chantier), les spécifications ne sont pas respectées, ce qui conduit généralement à la réfection de la couche de roulement.


3.4.3 - Défaut périodique au sens mathématique (sinusoïdal) du terme

Dans ce second cas de figure, il s’agit d’un défaut qui se reproduit en suivant une variation proche d’une fonction périodique, avec une amplitude (faible) et une longueur d’onde (le plus souvent moyenne (MO)) relativement constantes. Il a pour particularité de provoquer un mouvement régulier d’oscillation verticale dont l’inconfort est d’autant plus mal ressenti que le défaut se répète sur une longueur importante. Un dysfonctionnement ou un mauvais réglage d’un organe du finisseur – pas toujours évident à identifier – est connu pour en être à l’origine.

Une illustration en est donnée par les Figure 19 à Figure 22 (copies d’écran APL 2000).

L’exemple est tiré de travaux de construction : deux couches de grave-bitume et 2 x 4 centimètres de BBM, où le défaut en question existe de manière plus ou moins marquée sur plus de 5 kilomètres. Il est à noter que l’auscultation APL de la couche de base en grave-bitume n’avait rien révélé de particulier.

Le premier graphique (Figure 19 - longueur 200 mètres) reproduit la variation des signaux APL bi-trace par rapport à l’échelle d’amplitude ± 10 mm. La présence d’une sinusoïde est facilement décelable et est d’autant plus lisible que les signaux varient peu de part et d’autre du zéro d’amplitude, témoignant ainsi d’un uni MO et GO a priori très satisfaisant.

Figure 19 : Défaut périodique (sens sinusoïdal) d’amplitude faible

Figure 20 : Variation des énergies en PO

Figure 21 : Variation des énergies en MO

Figure 22 : Variation des énergies en GO

En parallèle, les trois autres graphiques (Figure 20 à Figure 22) reproduisent tous les 20, 100 et 200 mètres, la variation des énergies PO, MO et GO (échelles de gauche), calculées conformément à la norme NF P 98-218-3 et à la méthode d’essai LPC n° 46-2, et des notes PO, MO et GO déduites (échelles de droite).


Le niveau élevé de qualité de l’uni est indiscutable puisque toutes les notes PO et la note GO sont égales à 10 (notes arrondies), et les deux notes MO sont égales à 9(1). À l’image de cette zone, l’ensemble du chantier (plus de 5 km) est largement en conformité avec les spécifications NBO.

Et pourtant, la route en question – il s’agit d’un contournement d’agglomération (90 km/h) – est jugée inconfortable par les poids lourds qui l’empruntent régulièrement, certains plusieurs fois par jour.

La Figure 23 détaille en agrandissant la zone des abscisses 2110 à 2140 mètres du premier graphique ci-avant, avec une échelle d’amplitude de ± 4 mm. La période (longueur d’onde) de la sinusoïde est de l’ordre de 7 mètres et l’amplitude est contenue dans une plage de plus ou moins 2 millimètres (la flèche est inférieure à 4 mm).

Figure 23 : Agrandissement sur une zone

Cette disproportion entre la longueur d’onde et la très faible amplitude du défaut le rend invisible sur la chaussée, contrairement au défaut précédent ; il n’est par conséquent pas possible d’en montrer une vue.

La méthode NBO – comme l’ancienne méthode CAPL – se montre donc insuffisante pour détecter et évaluer ce type de défaut. En revanche, le recours à l’analyse spectrale DSP (Densité Spectrale de Puissance) s’avère pertinent. Il est à souligner que la DSP peut être sommairement définie comme la contribution de chaque bande fine de longueur d’onde au carré moyen du signal.

La Figure 24 (copie d’écran APL 2000) représente la courbe DSP de la totalité du chantier de l’exemple précédent (5284 mètres linéaires).

Figure 24 : Exemple de courbe DSP

Un pic au milieu du spectre (localisé par la flèche sur la Figure 24), centré sur la longueur d’onde 7,30 mètres et ayant pour base une bande d’ondes allant de 6,50 à 8,50 mètres (bande d’ondes MO), rend compte de ce défaut périodique en MO.

Ce pic révèle précisément la présence d’un défaut périodique (au sens mathématique).

(1) Remarque - Les notes MO dépendent de l’amplitude de la sinusoïde ; elles sont ici de 9 pour une amplitude proche de ± 2 mm (voir le détail qui suit) ; ailleurs, elles sont de 10 pour une amplitude plus proche de ± 1 mm.


Il est à souligner que l’usage opérationnel de l’analyse DSP est facilité par l’application APL 2000, notamment pour l’examen détaillé des lots de contrôle (exemple 1000 m). Elle permet aussi d’effectuer une analyse par DSP glissante, localisant les zones concernées par un défaut périodique sur la totalité du chantier (cf. § 3.1.2.2).

Face à ce type de défaut très particulier d’une couche de roulement neuve, l’application des spécifications sur les notes par bandes d’ondes peut donc conclure à la conformité des travaux alors que la route est inconfortable pour les poids lourds. Les moyens qui permettent de l’identifier et de l’évaluer sont l’analyse spectrale DSP et l’analyse graphique des signaux APL. En passant par le phénomène de roulis…

Contrairement aux routes secondaires, le phénomène de roulis – mouvement d’oscillation d’un bord sur l’autre des véhicules – se rencontre assez rarement sur les chaussées à fort trafic. Mais il arrive que des dispositions constructives en soient à l’origine, avec là aussi la possibilité d’un bon résultat NBO malgré un inconfort.

À titre d’illustration, les Figure 25 et Figure 26 (sur une longueur de 200 mètres) reproduisent la variation des signaux APL bi-trace sur les deux voies de circulation d’une chaussée unidirectionnelle où les notes PO, MO, GO sont de 9 et 10. On constate la quasi-superposition des signaux de la voie gauche, contrairement à ceux de la voie droite qui sont irrégulièrement décalés (déphasés), traduisant ainsi le roulis ressenti sur cette voie.

Figure 25 : Voie gauche - phénomène normal d’uni longitudinal

Figure 26 : Voie droite - expression d’un phénomène de roulis

La Figure 27 montre une vue de la chaussée en question, avec un plan sommaire de la disposition adoptée : deux finisseurs en parallèle pour le répandage d’une couche de roulement d’entretien (4 centimètres de BBDr). Le premier finisseur a répandu la voie gauche et une bonne moitié de la voie droite ; le second finisseur a répandu le reste de la voie droite et la bande d’arrêt d’urgence.

Les deux bandes de roulement de la voie droite sont ainsi respectivement sur chacune des deux bandes de répandage, expliquant ainsi le roulis traduit par la non-superposition des signaux APL bi-trace (1,50 m d’écartement). Il est à noter que le support était exempt de roulis, les fichiers de mesure APL avant travaux le confirmant.

Cet exemple est tiré d’un chantier d’entretien de près de 3 kilomètres où le confort de roulement de la voie droite est discutable malgré le bon résultat NBO. Le choix de la disposition constructive adoptée pose question : il est en effet préférable qu’une voie de circulation fasse l’objet d’une seule et même bande de répandage.

Comme pour le défaut précédent, l’inconfort dû au roulis est d’autant plus mal ressenti qu’il existe sur une longueur importante. Les poids lourds y sont aussi plus sensibles que les véhicules légers.


Figure 27 : Matérialisation du répandage

La méthode NBO, donnant des résultats trace par trace, montre ses limites face au phénomène de roulis. En conséquence, au-delà de l’analyse graphique des signaux APL, il resterait à étudier un indicateur de roulis, à partir par exemple de l’aire engendrée par la superposition des signaux bi-trace.

3.4.4 - D’où l’intérêt de préparer la mise en œuvre d’une couche de roulement

Le Chapitre 1 préconise des règles de l’art applicables aux différents types de travaux de chaussées en vue de faciliter l’obtention d’un uni longitudinal de qualité satisfaisante sur la couche de roulement.

Or, le respect de ces règles, et parfois même la conformité avec les spécifications NBO, n’empêchent pas des surprises en fin de chantier comme en témoignent les exemples précédents.

C’est pourquoi il convient de rappeler que la mise en œuvre d’une couche de roulement ne s’improvise pas, voire que le droit à l’erreur n’existe pas... ou en tout cas ne peut plus être rattrapé comme pour les autres couches. Il faut donc insister à cet égard sur le rôle primordial des règles de l’art suivantes (cf. annexes 1, 2, 3) :

• une organisation de chantier rigoureuse et une maîtrise parfaite des conditions de fabrication et des cadences d’approvisionnement ;

• un finisseur en bon état de fonctionnement, avec des réglages adaptés et vérifiés, servi par une équipe compétente, solidaire et attentive ;

• une analyse des mesures d’uni sur les couches intermédiaires, avant de choisir le mode de guidage de la couche suivante (notamment pour les travaux neufs).

C’est à ces conditions que les surprises en matière d’uni longitudinal peuvent être évitées.

Chapitre 4 - Valeurs recommandées pour l'obtention de l'uni final 47

Ce chapitre propose des valeurs de notes (issues d’une validation faite par un panel d’usagers jugeant le niveau de confort et de sécurité) à respecter sur la couche de roulement en fonction de la nature des travaux et recommande les notes minimales sur chaque couche intermédiaire pour atteindre ces spécifications. Ce dernier point ne s’applique pas aux chaussées en béton de ciment. Le maître d’ouvrage, après discussion avec les acteurs du chantier, se réserve le droit de déroger à ces valeurs si les travaux préparatoires ou travaux correctifs sont disproportionnés par rapport à l’enjeu du chantier.

Remarque : Les enduits superficiels d’usure (ESU), matériaux bitumineux coulés à froid (MBCF) ou béton bitumineux dont l’épaisseur est inférieure à 2 cm ne sont pas considérés comme une couche au sens de l’amélioration de l’uni.

Les notes minimales proposées sur les couches intermédiaires sont issues de nombreuses campagnes de mesures et validées par l’expérience. Les notes intermédiaires ont été vérifiées pour les structures les plus courantes mises en œuvre avec des moyens appropriés.

Le niveau d’uni obtenu sur la couche de roulement est pratiquement indépendant de celui obtenu sur la couche de forme, à l’exception des grandes ondes (GO) ; en effet, il dépend principalement des moyens de mise en œuvre des couches supérieures. Ainsi, lorsque la couche de forme présente des variations altimétriques importantes entre profils, il peut être impossible d’obtenir le niveau d’uni final requis en grandes ondes. Pour tenir compte de ce risque, une note minimale en GO est proposée sur la couche de forme. De ce fait, la note GO doit faire l’objet d’une spécification pour le lot terrassement en cas de marchés séparés.

À titre indicatif, les ordres de grandeur des corrélations entre les notes et les variations altimétriques, dans chaque bande d’onde, sont rappelés dans le chapitre 3 (Mesures).

Le terme « spécifications » dans ce chapitre, s’entend par « propositions de spécifications pour les réseaux structurants »

Chapitre 4 Valeurs recommandées

pour l’obtention de l’uni final


4.1 - Travaux de constructionLes chaussées peuvent comprendre des couches de forme, fondation, base, liaison et roulement selon les cas de figure suivants (Tableau 9) :

N Couche de roulement

N – 1 Liaison Base Liaison Fondation

N – 2 Base Fondation Fondation Forme

N – 3 Fondation Forme Forme

N – 4 Forme

Tableau 9 : Définition des couches

Les tableaux suivants définissent le niveau minimal d’uni préconisé pour chaque couche suivant sa position dans la structure et la vitesse autorisée ainsi que le niveau d’uni à atteindre sur la couche de roulement (N), permettant ainsi de définir le niveau d’uni contractuel sur la couche de roulement (N).

Deux cas seront différenciés selon l’épaisseur de la couche de roulement :

• couche de roulement d’épaisseur inférieure ou égale à 3 centimètres et BBDr,

• couche de roulement d’épaisseur strictement supérieure à 3 centimètres, hors BBDr.

La mise en œuvre, dans le premier cas, est généralement réalisée sans guidage et n’améliore pas notablement les MO, contrairement au second cas pour lequel un guidage par poutres courtes est possible.

4.1.1 - Couche de roulement mince d’épaisseur ≤ 3 cm et BBDr

Le Tableau 10 indique les notes minimales d’uni souhaitables sur les différentes couches intermédiaires, ainsi que les spécifications pour la couche de roulement.

Dans ce tableau, la couche sous-jacente aux revêtements d’épaisseur inférieure à 2 cm (ESU, MBCF, BBUM, etc.) est considérée comme la couche « N ».

Lorsque 80 % ou 90 % du nombre de notes calculées ne donnent pas des valeurs entières, on arrondit la valeur obtenue à l’entier le plus proche.


V

(km/h)

LONG.

D’ONDES

NOTE MINIMALE D’UNI POUR

LA COUCHE*SPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT (N)

N-4 N-3 N-2 N-1

Chantier inférieur

à 1000 mètres et

supérieur à 200 mètres

Lots de 1000 mètres ou incluant

extrémité de chantier

90

PO sans objet sans objet ≥ 3 ≥ 5100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7

100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7

MO sans objet

≥ 3 S’il s’agit de la

couche de forme, sans objet

≥ 4 ≥ 6 100 % des notes ≥ 6100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7

GO ≥ 3 ≥ 4 ≥ 5 ≥ 5 Sans objet100 % des notes ≥ 580 % des notes ≥ 6

Chantier inférieur

à 1000 mètres et




110

PO sans objet sans objet ≥ 3 ≥ 5100% des notes ≥ 6 90% des notes ≥ 7


MO sans objet



≥ 5 ≥ 7 100% des notes ≥ 7100 % des notes ≥ 7 90 % des notes ≥ 8

GO ≥ 5 ≥ 6 ≥ 7 ≥ 7 Sans objet100 % des notes ≥ 7 80 % des notes ≥ 8

Chantier inférieur

à 1000 mètres et




130



MO sans objet



≥ 5 ≥ 7 100% des notes ≥ 7100 % des notes ≥ 7 90 % des notes ≥ 8


Tableau 10 : Travaux de construction avec couche de roulement d’épaisseur ≤ 3 cm (ou en BBDr)

* Note minimale équivaut à ce que 100 % des notes soient supérieures à la valeur proposée.

4.1.2 - Couche de roulement d’épaisseur > 3 cm

Le Tableau 11 indique les notes minimales d’uni souhaitables sur les différentes couches intermédiaires, ainsi que les spécifications pour la couche de roulement.

Lorsque 80 % ou 90 % du nombre de notes calculées ne donnent pas des valeurs entières, on arrondit la valeur obtenue à l’entier le plus proche.


V

(km/h)

LONG.

D’ONDES

NOTE MINIMALE D’UNI POUR

LA COUCHE *SPECIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT (N)

N-4 N-3 N-2 N-1

Chantier inférieur

à 1000 mètres et




90

PO sans objet sans objet ≥ 3 ≥ 5100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7


MO sans objet sans objet ≥ 3 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7


Chantier inférieur

à 1000 mètres et




110



MO sans objet sans objet ≥ 4 ≥ 6 100% des notes ≥ 7100 % des notes ≥ 7 90 % des notes ≥ 8


Chantier inférieur

à 1000 mètres et




130


100% notes ≥ 6 90% notes ≥ 7

MO sans objet



≥ 4 ≥ 6 100% des notes ≥ 7100% notes ≥ 7 90% notes ≥ 8

GO ≥ 6 ≥ 7 ≥ 8 ≥ 8 Sans objet100% notes ≥ 8 80% notes ≥ 9

Tableau 11 : Travaux de construction avec couche de roulement d’épaisseur > 3

* note minimale équivaut à ce que 100 % des notes soient supérieures à la valeur proposée.

4.1.3 - Cas des élargissements

La couche de roulement est réalisée suivant une référence existante. Les travaux consistent à réaliser une couche de chaussée neuve en se calant sur la référence altimétrique de la voie existante. La mise en œuvre consistant à palper sur la voie adjacente, le résultat final va dépendre du niveau d’uni de la chaussée existante.

Selon la géométrie transversale de l’élargissement et l’uni de la chaussée existante, il est défini les cas de figures suivants :

• Cas E1 : élargissement avec mise en œuvre d’une couche de roulement uniquement sur la voie créée ;

• Cas E2 : élargissement avec mise en œuvre d’une couche de roulement d’épaisseur ≤ 3 cm ou BBDr en pleine largeur de chaussée ;

• Cas E3 : élargissement avec mise en œuvre d’une couche de roulement d’épaisseur > 3 cm en pleine largeur de chaussée ;

• Cas E4 : élargissement avec mise en œuvre d’une couche de roulement et d’une couche de liaison en pleine largeur de chaussée.

Le choix de la solution retenue est évidemment conditionné par le niveau d’uni de l’existant qui doit être maintenu ou amélioré dans le cadre de cet aménagement. Avant de programmer ce type de travaux, une parfaite connaissance de l’uni de la couche de roulement existante est impérative.


Les Tableau 12 à Tableau 14 tiennent compte de la Note d’uni de l’Existant (NE) correspondant à l’uni de la chaussée existante sur laquelle vient se raccorder l’élargissement.

Si cette note est en dessous des valeurs indiquées dans les tableaux, les spécifications pourront être difficilement atteignables. Dans ce cas, il conviendra, soit de prévoir des travaux préparatoires, soit de reconsidérer le projet. D’autres alternatives pourront être trouvées, en fonction de l’enjeu du chantier, après discussion entre les différents acteurs du chantier.

4.1.3.1 - Cas de chantiers de 1000 mètres ou incluant l’extrémité du chantier :

V

(km/h)

LONG.

ONDES

SPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT (N)

NE* Cas E1 NE* Cas E2 NE* Cas E3 NE* Cas E4

90

PO ≥ 5 100 % des notes ≥ 5 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 3100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7

MO ≥ 6 100 % des notes ≥ 6 ≥ 6 100 % des notes ≥ 6 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 4100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7

110



130



Tableau 12 : Travaux d’élargissements : cas de chantiers de 1000 mètres ou incluant l’extrémité

* Note d’uni de l’Existant correspondant à l’uni de la chaussée existante sur laquelle vient se raccorder l’élargissement.

4.1.3.2 - Cas de chantiers inférieurs à 1000 mètres et supérieurs à 200 mètres :

V

(km/h)

LONG.

ONDES

SPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT (N)

NE* Cas E1 NE* Cas E2 NE* Cas E3 NE* Cas E4

90PO ≥ 5 100 % des notes ≥ 5 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 3


MO** ≥ 6 100 % des notes ≥ 6 ≥ 6 100 % des notes ≥ 6 ≥ 5 100 % des notes ≥ 6 ≥ 4 100 % des notes ≥ 6







Tableau 13 : Travaux d’élargissements : cas de chantiers inférieur à 1000 mètres et supérieur à 200 mètres

* Note d’uni de l’Existant correspondant à l’uni de la chaussée existante sur laquelle vient se raccorder l’élargissement.

** La prise en compte des critères de spécifications en MO n’est applicable que pour des sections ≥ 500 m


4.1.4 - Cas particuliers (cf. §1.3)

V

(km/h)

LONG.

D'ONDES

SPÉCIFICATIONS POUR LA

COUCHE DE ROULEMENT

90 km/h 110 km/h 130 km/h

PO 100 % des notes ≥ 6

Tableau 14 : Travaux de construction. Spécifications pour cas particuliers

Remarque : Pour le cas d’une couche de roulement réalisée sur ouvrages d’art, il faudra s’assurer que les dispositions constructives, notamment l’opération éventuelle de reprofilage, permettront l’obtention de l’uni spécifié.

4.2 - Travaux d’entretienPour les travaux d’entretien, le niveau d’uni prévisible est dépendant de celui de l’ancienne chaussée. En deux couches, il sera possible de corriger les moyennes ondes puis les petites. Des mesures d’uni sur l’ancienne chaussée sont nécessaires pour fixer des spécifications adaptées pour ce type de travaux.

4.2.1 - Entretien en une couche

En matière de travaux d’entretien qui se caractérisent généralement par l’application localisée d’une seule couche de matériaux bitumineux dont l’épaisseur peut être faible ou très faible, une application systématique de spécifications de contrôle d’uni longitudinal pourrait conduire parfois à un alourdissement des contrôles sans espoir de gain certain sur la qualité des travaux.

Toutefois de tels contrôles peuvent être intéressants et bénéfiques en particulier pour les cas suivants :

• couche d’épaisseur suffisante et chantier important (en volume et/ou en trafic) permettant l’application du découpage en lots de contrôle de 1000 mètres ;

• travaux motivés par une dégradation de la qualité de l’uni longitudinal.

Si un contrôle de l’uni longitudinal est réalisé, des mesures avant travaux sont à prévoir pour vérifier que les spécifications définies ci-après peuvent être respectées. En effet, le niveau d’uni longitudinal obtenu après travaux dépend, entre autres, du niveau de l’uni longitudinal du support avant mise en œuvre de la couche de roulement et de l’épaisseur de cette couche.

Dans tous les cas, il est essentiel de respecter strictement toutes les règles de l’art permettant de s’assurer, a priori, de l’obtention d’un bon uni longitudinal.

4.2.1.1 - Travaux d’entretien avec mise en œuvre d’une couche d’épaisseur e ≤ 3 cm ou BBDr (1)

V

(km/h)

LONG.

D’ONDES


COUCHE DE ROULEMENT (1)

90 km/h 110 km/h 130 km/h

PO

100 % des notes ≥ 5 si les notes PO du support sont ≥ 4 (*)

Ou 100 % des notes ≥ 6 si les notes PO

du support sont ≥ 5 (*)

Tableau 15 : Travaux d’entretien en une couche d’épaisseur inférieure à 3 cm. Spécifications pour tous cas

(*) Si cette condition n’est pas respectée, des travaux préparatoires (fraisage, reprofilage,..) sont nécessaires pour l’obtention des valeurs recommandées. Les techniques très minces n’ont pas pour objectif principal l’amélioration significative de l’uni.

(1) Hors enduit superficiel, matériaux bitumineux coulés à froid et BBUM en couche de roulement


4.2.1.2 - Travaux d’entretien en une couche d’épaisseur e > 3 cm

V

(km/h)

LONG.

D’ONDES

SPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT

Chantier inférieur à 1000 mètres et

supérieur à 200 mètresLots de 1000 mètres ou incluant extrémité du chantier

90

PO100% des notes ≥ 5

si note PO support ≥ 3 *100% des notes ≥ 5

si note PO support ≥ 3 *

MO**

• si avant travaux, 100% des notes ≥ 6, alors après travaux 100% ≥ 6 ;

• sinon, moyenne des notes après travaux supérieure ou égale à celle avant travaux et note mini après travaux supérieure ou égale à note mini avant travaux.

• si avant travaux, 100% des notes ≥ 6 et 90 % ≥ 7, alors après travaux 100% ≥ 6 et 90% ≥ 7 ;


110

et

130

PO

100% des notes ≥ 6 si note PO support ≥ 4 *

ou 100% des notes ≥ 5


100% des notes ≥ 6 si note PO support ≥ 4 *

ou 100% des notes ≥ 5


MO**

• si avant travaux, 100% des notes ≥ 6, alors après travaux 100% ≥ 6 ;


• si avant travaux, 100% des notes ≥ 7 et 90 % ≥ 8, alors après travaux 100% ≥ 7 et 90% ≥ 8 ;


Tableau 16 : Travaux d’entretien en une couche d’épaisseur supérieure à 3 cm. Spécifications pour tous cas

* : Si cette condition n’est pas respectée, des travaux préparatoires (fraisage, reprofilage,..) sont nécessaires pour l’obtention des valeurs recommandées.** La prise en compte des critères de spécifications en MO n’est applicable que pour des sections ≥ 500 m

4.2.1.3 - Cas particuliers (cf. §1.3)

Vitesse

km/h

LONGUEUR

D'ONDES


COUCHE DE ROULEMENT

Si note PO support ≥ 4 (*) pour e ≤ 3 cm

Si note PO support ≥ 3 (*) pour e > 3 cm

90 km/h 110 km/h 130 km/h


Tableau 17 : Travaux d’entretien en une couche : spécifications pour cas particuliers

(*) Si cette condition n’est pas respectée, des travaux préparatoires (fraisage, reprofilage,..) sont nécessaires pour l’obtention des valeurs recommandées.

4.2.2 - Entretien en deux couches

Ces travaux consistent à réaliser deux couches en matériaux bitumineux.

Les tableaux suivants définissent le niveau minimal d’uni préconisé pour l’ancienne chaussée et la première couche mise en œuvre lors de l’entretien, en fonction de la vitesse de circulation autorisée. Deux cas seront différenciés selon l’épaisseur de la couche de roulement (e ≤ 3 cm ou e > 3 cm).

Remarques :Les travaux d’entretien en deux couches ne peuvent pas améliorer l’uni en GO.Si l’ancienne chaussée n’a pas le niveau minimal préconisé en PO et MO, des travaux préparatoires sont nécessaires ou des exigences d’uni restreintes en ondes moyennes doivent être spécifiées.


4.2.2.1 - Couche de roulement mince (e ≤ 3 cm) ou BBDr

V

(km/h))

LONG.

D’ONDES

NOTE MINIMALE D'UNI

POUR LA COUCHESPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT

Ancienne

chaussée

première

couche

d’entretien

Chantier inférieur à 1000 mètres

et supérieur à 200 mètres



90

PO ≥ 3 ≥ 5100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7


MO** ≥ 4 ≥ 6 100 % des notes ≥ 6100 % des notes ≥ 6 90 % des notes ≥ 7





110

et

130



MO** ≥ 5 ≥ 7100 % des notes ≥ 7 100 % des notes ≥ 7

90 % des notes ≥ 8

Tableau 18 : Travaux d’entretien en deux couches avec couche de roulement inférieure à 3 cm. Spécifications pour tous cas** : la prise en compte des critères de spécifications en MO n’est applicable que pour des sections ≥ 500 m

4.2.2.2 - Couche de roulement épaisse (> 3 cm)

V

(km/h))

LONG.

D’ONDES

NOTE MINIMALE D'UNI

POUR LA COUCHESPÉCIFICATIONS POUR LA COUCHE DE ROULEMENT

Ancienne

chaussée

première

couche

d’entretien





90








110

et

130




Tableau 19 : Travaux d’entretien en deux couches avec couche de roulement supérieure à 3 cm. Spécifications pour tous cas** : la prise en compte des critères de spécifications en MO n’est applicable que pour des sections ≥ 500 m

4.2.2.3 - Cas particuliers (cf. § 1.3)

V

(km/h)

LONG.

D’ONDES


COUCHE DE ROULEMENT

90 km/h 110 km/h


130 km/h PO 100 % des notes ≥ 6

Tableau 20 : Travaux d’entretien en deux couches : spécifications pour cas particuliers


4.2.3 - Travaux d’entretien des chaussées faisant intervenir le fraisage

On rappelle que le fraisage est une opération de désagrégation d’un matériau de chaussée à l’aide d’un tambour rotatif équipé d’outils adaptés (dents, pics, couteaux) et qu’il peut être considéré comme étant équivalent à la mise en œuvre d’une nouvelle couche sous certaines conditions de réalisation (fraisage en pleine largeur et profondeur de fraisage d’au moins 5 centimètres).

Selon la géométrie transversale de la réfection partielle, il est défini les cas de figures suivants :

Cas F1Fraisage à minima d’une voie de circulation (excepté en pleine largeur) avec mise en œuvre

d’une ou plusieurs couches uniquement sur la ou les voies fraisées. Aucune couche n’est mise en œuvre sur toute la largeur de la chaussée.

Cas F2

F2aFraisage d’une seule voie de circulation avec mise en œuvre d’une seule couche de roulement en rechargement

et en pleine largeur de chaussée.

F2bFraisage de toute la largeur de la chaussée avec mise en œuvre d’une couche de roulement

en pleine largeur de chaussée.F2c

Cas F3F3a Fraisage de toute ou partie de la largeur de la chaussée avec mise en œuvre d’au moins deux couches

en pleine largeur de chaussée.F3b

Couche de roulement

Couche de liaison ou d’assise

Éventuelle couche de liaison ou d’assise

Cas F1

Voie decirculation

Voie decirculation

Niveau de la chausséeavant travaux

Cas F2

F2a

Voie decirculation

Voie decirculation


F2b


F2c



CasEpaisseur de mise en œuvre

de la couche de roulement « e »Profondeur de fraisage « f » Tableau

F1 Tableau 17

F2a

(fraisage sur largeur

partielle)

e ≤ 3 cm Tableau 15

e > 3 cm Tableau 16

F2b et F2c

(fraisage en pleine

largeur)

e ≤ 3 cmf < 5 cm Tableau 15

f ≥ 5 cm Tableau 18

e > 3 cmf < 5 cm Tableau 16

f ≥ 5 cm Tableau 19

F3e ≤ 3 cm Tableau 18

e > 3 cm Tableau 19

Tableau 21 : Cas des travaux de fraisage

Remarque : Des conditions de chantier particulières peuvent conduire à un fraisage total de la chaussée en plusieurs phases successives, sans palper sur l’existant (avec mise en place de circulation alternée, par exemple). Le Maître d’Ouvrage, en fonction des spécifications qu’il souhaite appliquer, devra préciser le cas auquel il souhaite se rapporter.

4.2.4 - Spécifications particulières des joints d’ouvrage d’art

Le(s) segment(s) PO correspondant(s) au(x) joint(s) d’ouvrage(s) n’est (ne sont) pas pris en compte dans l’exploitation statistique du lot. Cependant la note PO correspondante au joint d’ouvrage est comparée à la valeur avant travaux :

• pour les travaux d’entretien en une couche et toute vitesse (90, 110 et 130 km/h) : - si avant travaux, PO ≥ 5, après travaux PO ≥ 5 - si avant travaux, PO < 5, après travaux la note PO ≥ la note PO avant travaux

• pour les travaux d’entretien en 2 couches : - Vitesse 90 et 110 km/h

- si avant travaux, PO ≥ 5, après travaux PO ≥ 5 - si avant travaux, PO < 5, après travaux la note PO ≥ la note PO avant travaux

- Vitesse 130 km/h - si avant travaux, PO ≥ 6, après travaux PO ≥ 6 - si avant travaux, PO < 6, après travaux la note PO ≥ la note PO avant travaux

Si les joints d’ouvrage sont amenés à être déposés, le segment PO correspondant est totalement neutralisé.

Cas F3

F3a


F3b



Références bibliographiques

Norme NF P 98-218-3 : Détermination de quantificateurs d’uni longitudinal à partir de relevés profilométriques - 1995

Norme ISO 8002-86 : Vibrations mécaniques – Véhicules terrestres – Méthode de présentation des résultats de mesures - 1986

Méthode d’essai LPC n°46-2 : Mesure de l’uni longitudinal des chaussées routières et aéroportuaires - 2009

Normes NF P 98-115 : Assises de chaussées - Exécution des corps de chaussées - 1992

Norme NF P 98-150-1 : Exécution des assises de chaussées, couches de liaison et couches de roulement - 2010

Norme NF P 98-170 : Chaussées en béton de ciment -. Exécution et contrôle – 1992

Norme européenne prEN 13036-5 : Caractéristiques de surface des routes et aéroports — Méthodes d'essais — Partie 5 : Détermination des indicateurs d'uni longitudinal - 2005

Etudes et recherches des LPC - CR 29 : Mise en œuvre au finisseur - ML. Gallenne – 2002

Techniques et méthodes des LPC – L’emploi des finisseurs pour le répandage des matériaux de couches de chaussées - 2002

Études et recherches des LPC – CR 50 : Mesure et analyse de l’uni des chaussées - Y. Delanne - 2008

Article - Un finisseur ça se règle - P. Peres - 1979

Fascicule 27 - Cahier des clauses techniques générales : Fabrication et mise en œuvre des enrobés hydrocarbonés - 2012

Circulaire n°2000-36 relative au contrôle de l’uni longitudinal des couches de roulement neuves - 2000


Documents de travail IFSTTAR

Nouveau calcul DSP APL 2000 - 2009

Réception couches de roulement neuves : Comparaison APL / MLPL - 2008

Comparaison normes européenne et française - 2010

Critères acceptation appareils - 2010

Corrélation NBO - Niveau DSP - 2011

Documents abrogés

• Note CFTR n° 8 : Premier bilan de l’application des nouvelles circulaires de la direction des Routes sur l’uni longitudinal et l’adhérence des chaussées (01/09/2004) ;

• Note CFTR n° 3 : Identification des défauts d’uni des chaussées lors de leur mise en œuvre (01/02/2001) ;

• Note CFTR n° 2 : La nouvelle circulaire «uni» de la Direction des Routes (01/01/2001) ;

• Note SETRA n° 90 : Uni et mise en œuvre (01/08/1996) ;

• Note SETRA n° 76 : L’uni longitudinal des chaussées ;

• Note GNCDS n° 1 : Uni longitudinal des couches de roulement neuves : des surprises à éviter ;

• Note GNCDS n° 2 : Contexte de travaux de réhabilitation et d’entretien des chaussées faisant intervenir le fraisage ;

• Contrôle de l’uni longitudinal des couches de roulements neuves – guide qui accompagne la Circulaire n° 2000-36.

Glossaire 59

Glossaire

APL : analyseur de profil en long

BBDr : béton bitumineux drainant

BBF : béton bitumineux froid

BBTM : béton bitumineux très mince

BHNS : bus à haut-niveau de service

CCAP : cahier des clauses administratives particulières

CCTG : cahier des clauses techniques générales

CCTP : cahier des clauses techniques particulières

CFTR : comité français des techniques routières

DCOE : dossier de consultation des opérateurs économiques

DGR : direction générale des routes

DIT : direction des infrastructures et des transports

DSP : densité spectrale de puissance

EB : enrobé bitumineux

EBO : énergie par bande d’ondes

EGO : énergie grandes ondes

EMO : énergie moyennes ondes

EPO : énergie petites ondes

ESU : enduit superficiel d’usure

GNCDS : groupe national des caractéristiques de surface


GO : grandes ondes

GPS : global positionning system – guidage par satellite

IDRRIM : institut des routes, des rues et des infrastructures à mobilité

MBCF : matériaux bitumineux coulés à froid

MO : moyennes ondes

MLPC : matériels laboratoire des ponts et chaussées

MLPL : multi profilomètre longitudinal

NBO : notation par bande d’onde

NGO : notes grandes ondes

NMO : notes moyennes ondes

NPO : notes petites ondes

OA : ouvrage d’art

PO : petites ondes

TCSP : transport en commun en site

Annexes 61

Annexes

Annexe 1 – Principe de fonctionnement d’un finisseur 62

Annexe 2 – Quelques principes pour la mise en œuvre au finisseur afin d’assurer la qualité de l’uni 67

Annexe 3 – Principes de guidage d’un finisseur 68

Annexe 4 – Identification des défauts d'uni des chaussées lors de leur mise en œuvre 72

Annexe 5 – Caractéristiques des filtres par bandes d’ondes pour le traitement des mesures 75

Annexe 6 – Proposition de clauses contractuelles 76A6.1 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses administratives particulières (CCAP) 76A6.2 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses techniques particulières (CCTP) 78


Annexe n° 1 - Principe de fonctionnement d’un finisseurLe finisseur est utilisé pour la mise en œuvre des couches de chaussées (cf. coupe type ci-après) en réalisant tout ou partie des opérations suivantes :

• Dosage du matériau

• Répartition sur toute la largeur de la couche

• Nivellement de cette couche

• Pré densification de cette couche

Le finisseur, appelé aussi finisher ou paver, est un matériel roulant qui permet de réceptionner un matériaux stocké en vrac et qui va le disposer en une couche uniforme d’une largeur donnée, d’une épaisseur donnée, et dans une inclinaison donnée.

Annexes 63

On distingue deux fonctions distinctes pour les principaux organes d’un finisseur :

• Un ensemble rigide (tracteur) porté par un train de chenilles (plus rarement de pneus) dont les fonctions sont les suivantes :

- tirer la table - pousser le camion - alimenter la table en matériaux - fournir la puissance - offrir un poste de travail au chauffeur

• Une table flottante et vibrante reliée au finisseur par deux bras latéraux articulés autour de points d’attache dont les fonctions sont les suivantes :

- disposer les matériaux dans les largeurs, épaisseurs et profils demandés

- pré-compacter les matériaux - lisser et fermer la surface - offrir un poste de travail au régleur

Les organes de commande de l’al imentation en matériaux permettent de transférer le matériau à répandre de l’avant vers l’arrière du finisseur et de le répartir sur toute la largeur de la table.


Les organes de réception et de transfert des matériaux de la table sont illustrés ci-après.

On distingue deux types de tables à utiliser selon la configuration du chantier :

• la table fixe

• la table extensible (et son module de montage rapide des extensions)

Annexes 65

Afin d’éviter que les matériaux ne collent à la table, il existe un système de chauffe (électrique ou à gaz) comme illustré sur les photos suivantes.

La photo suivante est l’illustration de la composition d’une table.

Le pré compactage de l’enrobé est assuré par des dispositifs de vibrations, et notamment par les dameurs (cf. photo suivante), dont le rôle consiste à faire passer les matériaux sous la table. La vibration sert également à lisser et fermer la surface de l’enrobé.


Les schémas suivants illustrent la mise en place des matériaux sous les couteaux des dameurs.

Annexes 67

Annexe n° 2 - Quelques principes pour la mise en œuvre au finisseur afin d’assurer la qualité de l’uniLa mise en œuvre au finisseur doit obéir à quelques règles et recommandations pour assurer une bonne qualité de l’uni.

1- La régularité de la vitesse d’avancement du finisseur est primordiale pour l’uni. La vitesse doit être adaptée à la cadence de production de la centrale.

2- La température des enrobés doit être homogène.

3- Le niveau des enrobés dans la chambre de répartition du finisseur doit être le plus constant possible. Le remplissage de la chambre est correct si la partie supérieure des vis de répartition est visible sans en voir l’axe.

4- La fréquence de frappe des dameurs doit être la plus constante possible. Elle est à ajuster en fonction du type de matériau appliqué, de l’épaisseur posée, de la vitesse de translation de la machine et du taux d’usure des couteaux dameurs.

5- La fréquence des moyens de vibrations doit être constante pour une épaisseur de mise en œuvre d’enrobés donnée. Les vibreurs doivent également être présents sur les extensions.

6- Les rouleaux pousseurs par lesquels la machine fait avancer le camion en cours de vidange doivent être propres et non bloqués.

7- Si les convoyeurs alimentant la chambre sont défectueux (plusieurs barreaux manquants), il y aura automatiquement un défaut d’alimentation.

8- Vérifier que le niveau des trappes réglables à l’entrée du tunnel soit adapté au profil de chaussée à exécuter. Si la répartition des enrobés est constante dans le profil en travers, les trappes doivent être au même niveau.

9- La hauteur par rapport au sol des vis de répartition doit être supérieure de quelques centimètres à l’épaisseur de la couche à répandre.

10- Le diamètre des vis de répartition doit être constant sur les extensions de la table et au droit de la machine. Les extensions de vis doivent être montées avec les extensions de la table.

11- Les contrevis près du palier central doivent être montées pour éviter une ségrégation dans l’axe de la bande répandue.

12- Il est nécessaire de vérifier l’alignement de la table et des extensions ainsi que l’usure des différents éléments.

13- Dans le cadre d’un « cassage » de table, il est important de vérifier au plus vite, sur la bande répandue et compactée, avec une règle que le profil obtenu correspond bien au profil désiré.

14- Pour que l’enrobé ne déborde pas de la largeur de travail fixée, il faut vérifier la présence des « portes » aux deux extrémités de la table. La distance entre le bas de la porte et le dessous de la table flottante doit être inférieure à l’épaisseur de la couche à répandre.

15- Les bandes de roulement de la machine doivent être dégagées de tout obstacle (enrobés tombés devant la trémie par exemple), afin de ne pas modifier l’orientation de la table.

16- C’est le finisseur qui vient au contact du camion (freins desserrés) approvisionnant le matériau et le pousse, pas l’inverse. De même, le camion doit attendre que le finisseur soit arrêté pour partir à vide. Enfin, ne pas vider complètement la trémie du finisseur avant d'approvisionner le camion suivant.


Annexe n° 3 - Principes de guidage d’un finisseurLe guidage par référence spatiale est un asservissement des vérins de nivellement des machines à une référence indépendante du support (laser, fils tendus, etc.). Dans le cas du guidage par référence à un ouvrage construit, la référence prend appui sur l’ouvrage, le sol support (ou la couche sous-jacente) ou la bordure de trottoir et il est nécessaire au préalable de s’assurer de la pertinence du référentiel. Généralement, ce sont des poutres de différentes longueurs qui sont utilisées, la longueur de la référence doit toutefois être supérieure à 1 m. Les évolutions dans le domaine des systèmes de guidage concernent les poutres virtuelles et les ultrasons.

Le nivellement d’une couche d’enrobé peut-être réalisée de deux manières :

• Mode dit « vis-calées » : la hauteur d’articulation est fixe - l’épaisseur de la couche d’enrobé est constante quelle que soit la forme de la sous-couche - les déformations ponctuelles du support sont légèrement atténuées (compensation des courtes irrégularités du support par la « table flottante »)

- la consommation des matériaux est maîtrisée

• Par nivellement électronique : - nécessite un palpeur et un calculateur qui agissent directement sur l’incidence de la table, afin de corriger les défauts de la sous-couche

- les défauts du support sont corrigés - la consommation de matériaux n’est pas maîtrisée

Pour résoudre les problèmes liés aux grandes longueurs d’ondes, on peut opter pour un guidage par référence fixe : fil et palpeurs

On distingue deux possibilités :

• Palpeur sur référence fixe plus pendule pour la pente en travers

• Palpeur sur référence fixe de chaque côté

Annexes 69

Parmi les modes de guidage électronique des finisseurs, nous trouvons le guidage par référence mobile :

• Guidage court par palpeur avec contact physique (ski, patin) Le ski monté sur un potentiomètre transmet des informations électriques aux bobines qui pilotent les vérins de nivellement du finisseur

• Guidage court par palpeur sans contact physique (ultrasons) Avantage : pas de contact avec le sol (gravillons sur l’enrobé)

Pour résoudre les problèmes liés aux moyennes ondes, on peut opter pour un guidage par poutres enjambeuses

• Prend sa référence en amont du finisseur ainsi que sur le tapis répandu en aval de la table

• Les écarts de ces deux ensembles sont transmis par deux éléments articulés en leur axe (pivots)

• Le palpeur va lire la variation entre les deux valeurs pour corriger le nivellement dans le profil en long

A

B

C

Palpeur

P

Q

d

ds

dr

Fixation au brasde nivellement

Articulation


Les poutres virtuelles (Road Scanning System) :

• Emission d’un faisceau de rayons laser

• Source située sur le finisseur à une hauteur connue

• Réception de ce même rayon laser après réflexion sur le sol

• Temps écoulé entre l’émission et la réception permet de calculer instantanément la distance entre la source et le sol à différents points

• Traitement de l’information pour donner le profil de la chaussée

Avantages :

• Plus souple et plus rapide à monter que les poutres traditionnelles

• Mieux adapté à des voiries présentant des sinuosités

Inconvénients :

• Perturbation liée à la réflexion des lasers sur la couche d’accrochage ou sur l’enrobé neuf et brillant

• Encore peu répandu

Annexes 71

Système télescopique de nivellement ultrasonique longue référence (entre 4,5 et 14 m)

Le guidage par station totale robotisée (ou système 3D) permet d’asservir l’altimétrie et la pente de la table d’un finisseur en temps réel par rapport au projet mathématique.

Synthèse des avantages/inconvénients de différents types de guidage

Potences + fil Plan laser Station totale robotisée

Ava

nta

ges • Référence visuelle

• Référence pour la direction du finisseur• Travail possible par tous temps

• Adapté pour les plates-formes• Peut guider plusieurs engins à la fois

• Donne les coordonnées X, Y, Z• Mise en œuvre rapide• Contrôle de conformité facilité et immédiat

Inco

nvén

ien

ts

• Implantation fils et potences• Coût élevé• Obstacle dangereux• Risque d’erreurs humaines

• Travail sur un plan (pas de coordonnées en X, Y)

• Perturbé par les écrans (passage de camions, butte…)

• Nécessite polygonale très précise• Travail important en amont des travaux (saisies des données projet)• Perturbé par les écrans (coupure de la liaison radio)

Poutre enjambeuse Poutre télescopique à ultrasons

Ava

nta

ges

• Très bons résultats d’uni sur les moyennes ondes• Travail possible par tous temps

• Facilité de mise en œuvre, peu de composants à manipuler• Travail possible par tous temps

Inco

nvén

ien

ts

• Installation lourde et contraignante sur le finisseur• Encombrant pendant le chantier• Épaisseur du tapis non maîtrisée

• Seulement trois points de référence• Correction des défauts inférieure à la poutre enjambeuse• Épaisseur du tapis non maîtrisée


Annexe n° 4 - Identification des défauts d’uni des chaussées lors de leur mise en œuvreTrois familles de défauts d’uni peuvent être couramment rencontrées. Dans les exemples suivants on distingue, pour chacune d’elles, deux défauts caractéristiques.

Défauts dus à un problème dans le processus de répandage

Annexes 73

Défauts dus à un problème de matériel


Défauts dus à un problème dans le processus de guidage

Annexes 75

Annexe n° 5 - Caractéristiques des filtres par bandes d’ondes pour le traitement des mesuresLes caractéristiques des filtres dans chacune des bandes d’ondes sont les suivantes :

• profils bruts de mesure ré-échantillonnés à 0,05 m ;

• filtre passe bas de type Butterworth ;

• signal filtré dans les PO : - calcul des coefficients C1 du filtre passe bas d’ordre 8 avec coupure à 2,828 m ; - calcul des coefficients C2 du filtre passe bas d’ordre 8 avec coupure à 0,707 m ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C1 ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C2 ; - profil résultant en faisant la différence entre les deux : SPO.

• signal filtré dans les MO : - calcul des coefficients C3 du filtre passe bas d’ordre 7 avec coupure à 11,312 m ; - calcul des coefficients C4 du filtre passe bas d’ordre 7 avec coupure à 2,828 m ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C3 ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C4 ; - profil résultant en faisant la différence entre les deux : SMO.

• signal filtré dans les GO : - calcul des coefficients C5 du filtre passe bas d’ordre 6 avec coupure à 45,248 m ; - calcul des coefficients C6 du filtre passe bas d’ordre 6 avec coupure à 11,312 m ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C5 ; - application du filtrage aller-retour (Filtfilt) avec les coefficients C6 ; - profil résultant en faisant la différence entre les deux : SGO.

Les énergies (EPO, EMO, EGO) sont calculées sur ces profils filtrés selon les formules suivantes (somme quadratique) :

• EPO = dx * somme(SPO²) par segment de 20 m

• EMO = dx * somme(SMO²) par segment de 100 m

• EGO = dx * somme(SGO²) par segment de 200 m

NB : lorsque la norme européenne EN 13036-5 sera en vigueur, les caractéristiques des filtres pourront être très légèrement différentes, ainsi que le mode de calcul des énergies. Un nouveau tableau de correspondance entre énergies et notes sera établi afin de garder une continuité avec le système de notation NBO français.

* dx est le pas d'échantillonnage (5 cm)


Annexe n° 6 - Proposition de clauses contractuellesA6.1 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses administratives particulières (CCAP)Ce chapitre propose à titre indicatif les modalités d’application de pénalités ou de réfection en cas de non-respect des spécifications d’uni fixées.

Le maître d’ouvrage peut être d’autant plus pénalisant que le chantier concerne une grande longueur, un réseau à grande vitesse, des travaux sans contrainte particulière. Par contre, lorsque les conditions de chantier sont défavorables, le gain d’uni potentiel escompté n’est pas acquis et peut inciter à être moins pénalisant.

A6-1.1 - Pénalités pour non-respect des tolérances d’uni longitudinal

Les pénalités s’appliquent à chaque lot contrôlé tel qu’il est défini dans le CCTP. Le montant des pénalités s’élève à 10 % du prix global (fourniture, fabrication, transport, mise en œuvre) pour la largeur de la voie de circulation contrôlée et le linéaire du lot concerné (en général 1000 mètres) pour les PO et 5 % pour MO et GO.

Elles s’appliqueront :

• pour les défauts en PO, uniquement sur la couche de roulement ;

• pour les défauts en MO, sur la couche N-1 si l’épaisseur de la couche de roulement est inférieure ou égale à 3 cm et sur la couche de roulement dans le cas contraire ;

• pour les défauts en GO et dans le cadre de travaux de construction sur l’intégralité des couches mises en œuvre. Ceci nécessite que la couche de forme ait fait l’objet de mesures de réception.

Les pénalités sont cumulables par bandes d’onde.

• L’entreprise pourra proposer une solution de mise en conformité des lots concernés adaptée aux défauts relevés. Cette proposition fera l’objet d’une validation par le maître d’œuvre.

A6.1.2 - Réfection pour non-respect des tolérances d’uni longitudinal

Quand les seuils de réfection sont atteints, l’entrepreneur doit faire une proposition chiffrée de remise en conformité des lots concernés, adaptée aux défauts relevés. Cette proposition doit faire l’objet d’une validation par le maître d’œuvre. Celui-ci décide alors, en fonction de ses contraintes,

• de faire procéder à la réfection du lot incriminé, aux frais du titulaire et dans les délais qui lui sont impartis par le maître d’œuvre

ou

• d’appliquer une pénalité spéciale de 20 à 30 % du montant des travaux de réfection validés, incluant fourniture, fabrication, transport, mise en œuvre et fraisage éventuel.

A6.1.3 - Exemple de rédaction

En complément à l’article « Contrôles et réception des travaux » du fascicule 27 du CCTG, il est proposé la rédaction suivante :

Pour les travaux de construction

Pour chaque lot de contrôle tel qu’il est défini dans le CCTP, les pénalités sont calculées selon les modalités suivantes :

Défaut pénalisant Pénalités*

PO 10 % du prix de fourniture, fabrication, transport et mise en œuvre de la couche de roulement

MO 5 % du prix de fourniture, fabrication, transport et mise en œuvre de la couche concernée

GO 5 % du prix de fourniture, fabrication, transport et mise en œuvre de la structure complète

Pénalités en travaux de construction

* Ces pénalités sont cumulables par bandes d’ondes

Annexes 77

L’entrepreneur, en accord avec le maître d’ouvrage, pourra proposer des travaux de reprises de manière à éviter d’être pénalisé et une nouvelle réception s’imposera.

Quand les seuils de réfection définis au CCTP sont atteints, l’entrepreneur doit faire une proposition de remise en conformité des lots concernés, adaptée aux défauts relevés. Cette proposition devra être chiffrée et fera l’objet d’une validation par le maître d’œuvre.

Celui-ci décide alors, en fonction de ses contraintes,

• de faire procéder à la réfection du lot incriminé, aux frais du titulaire et dans le délai qui lui est imparti par le maître d’œuvre ;

ou

• d’appliquer une pénalité spéciale s’élevant de 20 à 30 % du montant des travaux de réfection validés, incluant fourniture, fabrication, transport, mise en œuvre et fraisage éventuel.

Pour les travaux d’entretien

Pour chaque lot de contrôle tel qu’il est défini dans le CCTP, les pénalités sont calculées selon les modalités suivantes.

Entretien avec mise en œuvre d’une couche d’épaisseur e ≤ 3 cm ou BBDr :



Pénalités en travaux d’entretien


Autres Cas :



MO 5 % du prix de fourniture, fabrication, transport et mise en œuvre de la couche concernée

Pénalités - Autres cas


L’entrepreneur, en accord avec le maître d’ouvrage, pourra proposer des travaux de reprises de manière à éviter d’être pénalisé et une nouvelle réception s’imposera.

Quand les seuils de réfection définis au CCTP sont atteints, l’entrepreneur doit faire une proposition de remise en conformité des lots concernés, adaptée aux défauts relevés. Cette proposition devra être chiffrée et fera l’objet d’une validation par le maître d’œuvre.

Celui-ci décide alors, en fonction de ses contraintes,

• de faire procéder à la réfection du lot incriminé, aux frais du titulaire et dans le délai qui lui est imparti par le maître d’œuvre ;

ou

• d’appliquer une pénalité spéciale s’élevant de 20 à 30 % du montant des travaux de réfection validés, incluant fourniture, fabrication, transport, mise en œuvre et fraisage éventuel.


A6.2 - Clauses contractuelles pour le cahier des clauses techniques particulières (CCTP)Ce chapitre précise les éléments nécessaires à la rédaction du CCTP dans sa partie décrivant le contrôle de l’uni longitudinal. Il vient en complément de l’article 4.2.3 de l’annexe 3 du fascicule 27 du CCTG travaux.

A6.2.1 - Organisation générale du contrôle

Les principes généraux d’organisation du contrôle de l’uni sont précisés dans le chapitre 3.2.1 du présent guide.

Il est rappelé que les lots de contrôle doivent être clairement définis dans le CCTP et/ou formalisés en phase de préparation du chantier. Pour ce qui concerne les ouvrages d’art, la définition du lot tiendra compte des conditions de mise en œuvre.

A6.2.2 - Modalités de contrôle

Les modalités de contrôle de l’uni sont précisées dans le chapitre 3.2.2 du présent guide.

Pour chaque lot, les spécifications d’uni sont appliquées, pour chaque voie et par sens de circulation, à la bande de roulement dont les notes petites ondes ont les valeurs les plus faibles. Si ces valeurs sont identiques pour les deux bandes de roulement, on applique les spécifications sur la bande de roulement droite.

Le point de départ des mesures du premier lot doit être défini précisément dans le CCTP.

A6.2.3 - Spécifications concernant l’uni longitudinal

Pour un lot de contrôle donné, les valeurs à spécifier sont celle proposées dans le chapitre 4 du présent guide, en fonction du type de travaux, de la technique mise en œuvre, de la longueur du lot de contrôle et de la vitesse autorisée.

Pour les travaux de construction (et éventuellement pour certains travaux d’entretien), dans le cas où la couche de liaison sert de couche de roulement temporaire, les spécifications applicables à la réception de cette couche (liaison) sont celles de la couche N-1.

A6.2.4 - Clauses contractuelles adaptées

En règle générale, il convient d’être d’autant plus exigeant que le chantier concerne une grande longueur, une route à grande vitesse, des travaux sans contrainte particulière. Le CCTP peut même fixer des seuils d’application de pénalités ou de réfection sur la couche de liaison avant mise en œuvre de la couche de roulement. À l’inverse, de petits chantiers, des travaux de nuit sous circulation, par phasage, incitent à être moins exigeant. En revanche, face à un enjeu de sécurité, comme par exemple sur une rocade urbaine – où les échanges et les changements de voies sont nombreux, – il convient d’être particulièrement vigilant envers les petites ondes.

Annexes 79

A6.2.5 - Définition des seuils d’application des spécifications

Le CCTP précisera les seuils d’application des pénalités et de réfection des travaux. Les valeurs qu’il est recommandé de spécifier sont précisées dans les tableaux I à IV. Le choix du tableau dépend du type de travaux et de la longueur du lot de contrôle.

Type de travaux

Chantier de longueur

supérieure ou égale à 1000 m,

ou incluant l’extrémité

du chantier

Chantier de longueur

inférieure à 1000 m

et supérieur à 200 m

Cas particuliers

Travaux de construction (y compris élargissement)

I II II*

Travaux d’entretien avec mise en œuvre d'au moins deux couches

II II IV

Travaux d’entretien avec mise en œuvre d’une seule couche > 3 cm

III III IV

Travaux d’entretien avec mise en œuvre d’une seule couche ≤ 3 cm

IV

Présentation des cas

* Pour les « cas particuliers » en travaux de construction, les seuils d’application de pénalités et de réfection ne s’appliquent qu’aux notes PO.

Remarque : les travaux d’entretien incluent les opérations de fraisage.

Tableau I

Bandes d’ondesSEUIL

d’application de pénalités de réfection

POsi non respect des spécifications avec une tolérance de 1 note ≥ 4

Si plus de 10 % des notes < 6 (1) ou au moins 3 notes < 5 (2)

ou au moins deux notes consécutives < 5 (2) ou 1 note < 4 (3)

MO si non respect des spécifications

GO si non respect des spécifications(4)

(1) < 5 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h(2) < 4 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h(3) < 3 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h(4) Non concerné par les travaux d’élargissement

Tableau II




Si plus de 10 % des notes < 6 (1) ou au moins 3 notes < 5 (2)

ou au moins deux notes consécutives < 5 (2) ou 1 note < 4 (3)


(1) < 5 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h(2) < 4 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h(3) < 3 pour le cas E1 des élargissements à 90 km/h


Tableau III




Si plus de 10 % des notes < 5 ou 1 note < 4


Tableau IV




Si plus de 10 % des notes < 5 ou 1 note < 4

Guide technique Uni longitudinal - IDRRIM

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