Objectifs de qualité et - CoTITA · Tableau 4 : Remblais contigus Remblais contigus (OA, OH,...

COTITA Centre Est - 30 janvier 2018 - Des sols traités pour de terrassements durables

Objectifs de qualité et

de performance

P. Chardard – EIFFAGE Génie Civil

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Objectifs de qualité et de performance

Première partie = LES FONDAMENTAUX

Les matériaux

Les besoins en intégrant les conditions du milieu

Les possibilités de réalisation

Deuxième partie = De la METHODE ! De la TECHNIQUE !

Proposition d’additif au GTS en 2015

Troisième partie = LES UTILISATIONS

Amélioration

Stabilisation (PST / CdF)

Stabilisation « remblais techniques »

2


CONNAITRE LES MATERIAUX EN PRESENCE

Paramètres de nature : composition, granularité, argilosité

Sols fins :

- argile de 0,2 à 2 microns

- limon de 2 à 20 microns

- sable fin de 20 à 200 microns

Sols grenus :

- sable grossier de 0,2 à 2 mm

- gravier de 2 à 20 mm

- cailloux de 20 à 200 mm

Attention à la composition chimique :

matière organique, sulfates,

nitrates, phosphates, chlorures...

Le gisement est-il homogène ?

3


CONNAITRE LES BESOINS …

… et les caractéristiques associées

4


CONNAITRE LES BESOINS …

… et les caractéristiques associées

5


CONNAITRE LES POSSIBILITES DE MISE EN OEUVRE

Approvisionnement des matériaux, régalage, humidification, compactage …

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=> et les spécificités des Terrassements


SPECIFICITES DES TERRASSEMENTS

Matériau variable (nature, état, comportement)

Conditions d’utilisation des matériels

• Au déblai, au remblai, en centrale, unité mobile ou godet cribleur

• Nature du liant

• Précision du dosage

• Obtention de la mouture : Type de malaxeur, type de dents …

• Nature des compacteurs

Conditions météorologiques :

• Température : traitement à 5°C, 20°C ou 30°C

• Pluviométrie, vent

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Réalisation d’une couche (PST ou CdF) :

• accès simple et délais possibles pour les contrôles

Mise en œuvre de plusieurs couches :

• Avec des objectifs spécifiques : densification, portance, (c’, φ’), Rc, (Em, Pl*), perméabilité

• Contrôles journaliers – contrôles en fin de réalisation ?

SPECIFICITES DES TERRASSEMENTS

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Les matériaux






Amélioration



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DURABILITE pour un matériau traité :

Aptitude à conserver les caractéristiques requises dans les conditions d’usage de l’ouvrage et pour une durée déterminée.

Le GTS :


Guide Traitement des Sols : Tableaux de synthèse des objectifs hors CdF

Objectifs du traitement des sols pour le réemploi de sols trop humides

Classes de matériaux

A1 A2 A3 B4 B2 R12* R13* F2*

B6 B5

Traitement si IPI inférieur à 8 5 3 15 12 15 10 15

IPI à obtenir 10 à 20 7 à 15 5 à 10 20 à 40 15 à 30 15 à 30 10 à 20 15 à 20* Valeurs indicatives, à affiner après une étude spécifique.

Autres objectifs du traitement des sols

ApplicationCritère Valeurs seuils

Observationsd'évaluation à viser

Amélioration de la PST IPI Valeurs ci-dessus + 20% La conservation des valeurs IPI après 4 jours

ICBR immergé et selon objectif de portance d'immersion garantit la pérennité du traitement

Zones d'accès difficile Rc à 28 jours Rc > 0,5 à 1 Mpa après L'IPI doit également satisfaire aux objectifs

14j cure + 14j d'immer. ci-dessus

Partie basse des hauts remblais Rc à 28 jours Rc > 0,5 à 1 Mpa L'IPI doit également satisfaire aux objectifs

en matériaux sensibles à l'eau après 14j de cure et ci-dessus. La Rc du bloc si les matériaux

ou/et évolutifs 14 j d'immersion sont évolutifs doit être > à la valeur visée.

Raidissement des pentes de talus Rc à 2 jours Etude spécifique à mener

Rc à 28 jours


En décembre 2015, l’IDRRIM a édité un rapport sur les enseignements du projet Terdouest avec des propositions d’additif au GTS :

Le rapport TerDOUEST propose 7 cas d’application de traitement pour stabilisation : Partie Supérieure des Terrassements

Base de remblai en matériaux rendus insensibles à l’eau

Partie basse des remblais de grande hauteur

Remblais contigus aux ouvrages

Purges, substitutions ou bêches

Talus raidis

Ouvrage à perméabilité maîtrisée

Dans chacun des cas : Deux niveaux de performance : (1) le cas général (2) le cas particulier

Précisant l’objectif recherché

Le contenu de l’étude

La méthode de traitement préconisée pour le niveau de performance

Les contrôles à réaliser


TerDOUEST : Vers une approche performantielle du traitement des sols

Fonctions recherchées Niveau de performance 1 Niveau de performance 2

Partie Supérieure des

TerrassementsAmélioration de la traficabilité Stabilisation des matériaux

Base de remblai

matériaux insensibles à l’eau

Résistance à une remontée de nappe ou à une inondation à vitesse de courant

peu élevée et de courte durée

Idem niveau 1 +Résistance à une inondation à vitesse

de courant élevée et/ou de longue durée

Partie basse de remblai

grande hauteurStabilité et absence de tassement sous

poids propre

Remblais contigus

Remblais techniques

Caractéristiques mécaniques conformes au dimensionnement de l’ouvrage

(c’, φ’)Module de déformation si nécessaire

Idem niveau 1 +Résistance au gel et/ou

Résistance à l’érosion si nécessaireAbsence de gonflement ou de

tassement

Purges, substitutions ou bêches Amélioration Stabilisation

Talus raidis Assurer la stabilité du talus

Stabilité du talus dans des conditions particulières : gel-dégel, agressivité

des eaux internes ou externes, poussées…

Faible perméabilité Perméabilité maîtriséeIdem niveau 1 +

Caractéristiques mécaniques spécifiques


Partie supérieure des terrassements : quels besoins ?

1 – Amélioration de la portance à cour terme => classement PST3 AR1 maxi

2 – Stabilisation : portance recherchée pour le long terme(Etude avec recherche CBRi / IPI > 1)

=> PST4 AR2


Tableau 1 : Matériaux traités en PST

PSTNiveau de performance 1 (cas général)

le traitement est prévu ponctuellement pour améliorer des états hydriques

Niveau de performance 2 (cas particulier)le traitement est recherché pour stabiliser

durablement l’arase

Objectif AR1 AR2

Fonction recherchée du

matériauAmélioration de la traficabilité

(PST3 maximum)Stabilisation des matériaux

vis-à- vis de la portance (PST4)

Etude de traitement IPII.CBRi > IPI avec mesure du gonflement (Gv)

Essai pH pour la chauxEssai d’aptitude au traitement si nécessaire (Gv)

Méthode de traitement

préconiséeTraitement en place (charrue ou autre)

Traitement en place au pulvimixeurMouture de l’ordre de 0/40 mm

Dosage minimal appliqué > 1% pour prendre en compte la précision de l’épandage

Critère(s) à contrôlerCompactage (objectif ≥ q4)

EV2Compactage (objectif ≥ q4)

EV2 représentatif du long terme

Partie supérieure des terrassements : quels besoins ?


Base de remblai insensible à l’eau : quels besoins ?

- Maintien des caractéristiques après immersion ?- Résistance à l’érosion ?- Perméabilité ?- Caractéristiques mécaniques, résistance au cisaillement ?


Tableau 2 : Base de remblai en matériaux rendus insensibles à l’eau

Base de remblai en matériaux

rendus insensibles à l’eauNiveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas particulier)

Fonction recherchée pour le

matériau

Résistance à une remontée de nappe

ou à une inondation à vitesse

de courant peu élevée et de courte durée

Niveau de performance 1

+ Résistance à une inondation à vitesse

de courant élevée et/ou de longue durée

Etude de traitement I.CBRi > IPI

I.CBRi > IPI

Définir les conditions de stabilité du talus

Perméabilité si nécessaire

Tenue à l’érosion

Résistance à la dispersion si nécessaire


préconisée

Mise en œuvre côté humide de l’optimum

Compactage au pied dameur si sols A et C1A

Mise en œuvre côté humide de l’optimum,

compactage au pied dameur si matériau A et C1A

Mise en œuvre spécifique sur les talus :

- Mouture 0/40 mm

- Accrochage entre couches (pied

dameur/scarification)

Critère(s) à contrôler Compactage (objectif ≥ q4)

Homogénéité du traitement

Compactage (objectif ≥ q4)

Essais d’érosion (p.m.)

Base de remblai insensible à l’eau : quels besoins ?


Partie basse de remblai de grande hauteur : quels besoins ?

- Compacité- Résistance au cisaillement ?- Résistance à la compression ?


Tableau 3 : Partie basse de remblai de grande hauteur

Partie basse de remblai de

grande hauteurNiveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas particulier)


matériau

Stabilité et absence de tassement sous poids

propre

Etude de traitement

Essai d’aptitude au traitement

I.CBRi >IPI

Caractéristiques mécaniques

Rc à 28 jours

(valeur à définir selon hauteur du remblai)

Rc à 14 jours + 14 jours d’immersion


préconisée

Mise en œuvre à l’état « m »

côté humide de l’optimum

Mouture 0/40 mm

Critère(s) à contrôler

Homogénéité du traitement

Objectif de compactage q4 ou q3

Balayage croisé des compacteurs sur les surfaces

Partie basse de remblai de grande hauteur : quels besoins ?


Remblais contigus : quels besoins ?

Pas de tassement

stabilité talus

Support de charge

sans déformation

Protection

Transition

Tenue de l’ouvrage ?

Transition

Compacité

Portance ?


Tableau 4 : Remblais contigus

Remblais contigus

(OA, OH, réseaux,

mur de soutènement)

Niveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas particulier)


matériau

Caractéristiques mécaniques conformes au

dimensionnement de l’ouvrage (c’, φ’)

Module de déformation si nécessaire

Caractéristiques mécaniques conformes au

dimensionnement de l’ouvrage (c’, φ’)

Résistance à l’érosion (interne ou externe) si

nécessaire

Absence de gonflement ou de tassement

Etude de traitementI.CBRi >IPI, Gv

IPI minimum

I.CBRi > IPI, Gv

Rc à 2 jours,

Rc à 14 jours +14 jours immersion

Compatibilité physico-chimique si nécessaire

Essais de cisaillement, essai d’érosion

si nécessaire


préconisée

Traitement en place au pulvimixeur

Mouture 0/40 mm

Dosage minimal appliqué > 1%

Traitement en place au pulvimixeur ou en centrale

Mouture 0/20 mm

Dosage mini : chaux 2 % ou liant hydraulique 3%.


EV2 si nécessaire

Compactage (objectif q3)

EV2 si nécessaire

Remblais contigus : quels besoins ?


Purges, substitutions ou bêches : quels besoins ?

Compacité

Résistance cisaillement ?

Insensible à l’eau ?

Compacité

Portance ?Compacité


Insensible à l’eau ?

Drainage ?


Tableau 5 : Purges, substitutions ou bêches

Purges, substitutions ou

bêchesNiveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas particulier)


matériauAmélioration Stabilisation

Etude de traitement IPII.CBRi >IPI, Gv

Autres résultats selon objectif recherché


préconisée

Méthode adaptée à l’objectif et à l’espace

disponible.

Méthode adaptée à l’objectif et à l’espace

disponible.


EV2

Compactage (objectif ≥ q4)

EV2

Variable selon l’objectif recherché

Purges, substitutions ou bêches : quels besoins ?


Talus raidis : quels besoins ?

Protection talus


Résistance à l’érosion ?

Résistance cisaillement

selon calculs calcul

Résistance en compression?

Résistance au gel ?


Tableau 6 : Talus raidis

Talus raidis Niveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas particulier)


matériau

Assurer la stabilité du talus

dans des conditions normales d’usage

Assurer la stabilité du talus

dans des conditions particulières :

gel, eaux internes ou externes,

résistance à des poussées…

Etude de traitementc’ et φ’

Rc à 2 et 28 jours

Essai d’aptitude

c’ et φ’

Rc à 2 et 28 jours

Rc 14 jours +14 jours immersion

Résistance au gel si nécessaire

Autres résultats selon objectif recherché


préconisée

Traitement au pulvimixeur ou traitement en

centrale

Mouture 0/40 mm

Traitement au pulvimixeur ou en centrale

Mouture 0/40 mm

Accrochage entre couches

(pied dameur, scarification…)

Critère(s) à contrôler Compactage (objectif q4) Compactage (objectif q3)

Talus raidis : quels besoins ?


Faible perméabilité : quels besoins ?

- Perméabilité- Résistance au cisaillement ?- Résistance à l’érosion ?


Tableau 7 : Faible perméabilité

Faible perméabilité Niveau de performance 1 (cas général) Niveau de performance 2 (cas général)


matériauPerméabilité

Perméabilité

+ Caractéristiques mécaniques

Etude de traitementEssai d’aptitude I.CBRi > IPI

Perméabilité


préconisée

w% > 1,1 Wopn

Pulvimixeur

Compacteur pied dameur


Perméabilité

Faible perméabilité : quels besoins ?


• Les caractéristiques obtenues en études, puis en réalisation (court terme) peuvent chuter … mais ne doivent pas passer sous le seuil qui aura été défini pour le long terme ! (Seuil pris en compte dans les études)

• Caractérisation des matériaux : représentativité des échantillons

• Etudes de traitement : les performances recherchées peuvent tenir compte d’une différence entre les échantillons préparés au laboratoire et la réalité du chantier

• Conditions de réalisation du traitement : d’autant plus rigoureuses que les performances recherchées sont élevées

• Contrôle des résultats court terme : en adéquation avec les objectifs long terme, tout en intégrant les éventuels délais de prise

Plus les exigences attendues sont importantes, plus le matériau avant traitement doit être homogène et plus les modalités de traitement sont exigeantes et se

rapprochent des méthodes de traitement pour une couche de forme.

Principes à retenir pour la stabilisation des matériaux




Les matériaux






Amélioration



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EXEMPLE du projet de la LGV Bretagne – Pays de Loire

Valorisation des matériaux par traitement des sols

30


LAVALRENNES

SABLE-SUR-SARTHE

120105

65

300

180

VITRE

Ruisseau de Guines

Ruisseaudu Salé

L’Oudon

Le Vicoin

La Mayenne

La Jouanne

L’OuetteLa Vaige

L’Erve

La Vègre

La Courbe

BASSIN PARISIENSYNCLINORIUM DE LAVALMASSIF CENTRE ARMORICAIN

Granite du

Dévonien

(Massif intrusifdu Pertre)

Calcaires du

Jurassique

Argiles et Sables

du CrétacéSchistes du

Briovérien

Schistes gréseux

de Laval

Sables du Pliocène /

calcaire de Laval

Schistes

du Dévonien

Poudingues,

schistes et grès

du Carbonifère

Grès du

Taunusien

Argiles à silex

du Bajocien

LE MANS

Des terrains très variés pour : 24 M de m3 de déblais 18 M de m3 de remblais

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La Sarthe


• Amélioration pour le réemploi en remblai,

• Stabilisation pour les PST et CdF routières

• Stabilisation pour :

Remblai de purge

Matériaux de zone humide

Matériaux de zone inondable

Remblai sous fondation d’ouvrages

Matériaux de BT de PRO

Matériaux de BT de PRA enterrés

PST avec perméabilité < 10-7 m/s

PST traitée pour structure GB

Couche de Forme ferroviaire

Valorisation des sols par traitement sur BPL

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Valorisation des sols par traitement sur BPL

• Les traitements pour stabilisation réalisés sur le projet BPL ont tous suivi le processus suivant :

Identification des matériaux avec si besoin, une analyse en termes de représentativité et d’homogénéité

Etudes de traitements spécifiques à l’usage visé

Définition des moyens en matériel

Planches d’essais

Adaptation des plans de contrôles

Exemple :

Bloc technique pour fondation de culée de Pont Route

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MERCI

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