TERRASSEMENTS ok 2014

COURS GCU 462 : PGC Chapitre 1: TERRASSEMENTS

COURS GCU 462: PROCEDES GENERAUX DE CONSTRUCTION

PREAMBULE:

Le cours de PGC a pour but l’étude des techniques et des méthodes de travail qui conditionnent l’exécution des travaux publics.

Au sens du droit administratif, les travaux publics sont des travaux immobiliers faits pour le compte d’une personne morale, administrative dans un but d’utilité générale.

PROGRAMME :

Chapitre 1: TERRASSEMENTS

1.1 Définition, objectif, importance du terrassement

1.2 Terminologie

1.3 Classification des terrains de terrassements (foisonnement tassement)

1.4 Difficultés rencontrés dans les terrassements

1.5 Matériels de terrassements

Chapitre 2 : COMPACTAGE

2.1 Principe

2.2 Emprunte d’un compacteur

2.3 Planche d’essai

2.4 Contrôle

2.5 Engins de compactage

Chapitre 3 : COFFRAGE

3.1 définitions

3.2 Choix de coffrage

3.3 Mise en œuvre des coffrages plans

3.4 Notion de poussée du béton frais sur les surfaces coffrantes

3.5 Notions de base sur les étaiements (Projet)

Chapitre 4 : FONDATIONS- EXCAVATION

4.1 Fondations superficielles

4.2 Fondations profondes

4.3 Excavations

4.4 Rabattement de nappe

4.5 Injection

Chapitre 5 : APPLICATIONS

ENSP/COURS GCU 462 : PGC Chapitre 1: TERRASSEMENTS /15

1. Terrassements 1.1. Definition: Un terrassement est l’ensemble des travaux qui se rapportent à la modification du relief d’un terrain. Cette modification du sol se réalisant par l’exécution des déblais et des remblais.

Objectifs : Modifier la surface du sol afin de la rendre apte à l’implantation d’un projet préalablement déterminé.

1.2. Importance des terrassements L’exécution des terrassements est l’une des branches les plus importantes des travaux publics. Le terrassement forme la partie principale d’un grand nombre de travaux :

- Construction des voies de communication : coûts de conception coûts d’exploitation coûts de construction coûts d’entretien pendant la durée de vie de l’ouvrage. Coûts environnementaux

Ce sont les routes, les chemins de fer, les tunnels, les canaux, les aérodromes.

- Les travaux portuaires : creusement des bassins, approfondissement des chenaux, construction des terres pleines.

- Exécution des ouvrages d’art : problèmes des fondations, barrage en terre.

1.3. Terminologie Fouiller : creuser, terrasser

Une fouille : peut signifier un trou (puits, tranchée, excavation)

Déblais : produit issu de la fouille

Remblais : dépôts des déblais

Puits : trou tel que la profondeur soit très grande par rapport aux dimensions horizontales

Tranchées : trou tel que la longueur est très grandes par rapport à sa profondeur

Décapage : terrassement de très faible profondeur

Talus : pente ou inclinaison donnée aux parois des terres pour éviter leur étalement.

Fouille en pleine masse : c’est le terrassement général de la surface à construire, réalisé à une profondeur limitée.

Fouille en rigole (ou en fendue) : tranchée dont largeur minimale est de 0,40 m, destinée à recevoir des canalisations, des fondations et les maçonneries.

p<1m. L<2m

Fouille en puits : terrassement de petite surface et de grande profondeur

P>1m, L<2P

Fouille en galerie: fouille exécutée sous terre et nécessitant l’emploi des étais conjointement.

Fouille en Excavation ; L>2m, P<L/2

Foisonnement : Augmentation de volume du sol consécutive à l’ameublissement provoqué lors de l’extraction.


Emprise d’un terrassement : est limité par l’intersection des talus (déblais et remblais) avec le terrain naturel.

Puisard : trou de 1m de profondeur environ vers lequel convergent les eaux drainées par les fouilles en fendue et par les petites rigoles creusées à cet effet.

1.4. Représentation des talus et des déblais

Avec les indications de teinte conventionnelle utilisées en coupe et en plan ; les talus en déblais teintés en bruns et les talus en remblais teintés en vert.

Hautbas

1.5. Classification des terrains de terrassement La nature des terrains détermine:

la méthode du travail adopté

le choix des engins à mettre en œuvre

le rendement des engins choisis.

le prix de revient du terrassement.

Une opération complète de terrassement peut être décomposée en 6 taches élémentaires :

Fouilles ou extraction des déblais

Reprise des déblais et leur chargement sur engins de transport

Transport de déblais

Décharge de déblais ou mise des déblais en remblais

Compactage des remblais

Consolidation des déblais ou remblais

La nature des sols influence la tache élémentaire fouilles, qui peut avoir plus ou moins d’impact sur les autres taches. On peut distinguer trois grandes catégories de terrains:

les terrains meubles: où l’extraction peut se faire sans désagrégation préalable.

les terrains rocheux: extraction avec désagrégation préalable.

les terrains submergés par l’eau.


1.5.1 Terrains meubles

Un chantier de terrassement de terrains meubles peut se faire soit à la main (pioche, déblais chargés à la pelle, transport par brouettes et camions, compactage par dames manuelles. Soit par engins mécanisés (excavation et chargement des déblais, transport par camions ou dumper, compactage par engins mécanisés). Les terrains meubles peuvent être subdivises en 4 sous-groupes.

a) Terrains légers : Terre végétale sèche, sable sec, gravier fin b) Terrains ordinaires : Terre végétale humide, terre grasse, sable humide, sable argileux

et compact, tourbe, grave argileux, grave. c) Terrains lourd : Argiles, les marnes, les éboulis désagrégés. d) Terrains très lourds: Argile humide, marne compacte

1.5.2 Terrains rocheux

Un chantier de terrassement de terrains rocheux peut se faire également soit à la main , soit par engins mécanisés . dans les deux cas il faut proceder à la desagregation prealable de la roche (la dynamite)

a) Les roches tendres Le calcaire tendre, le grès, la craie, l’ardoise compacte

b) Les roches dures Le calcaire dur, le granite, le gneiss

c) Les roches très dures Le quartz, le basalte, les quartzites, la syénite.

1.6. Foisonnement – tassement

V 0

'V

V remlbai foissonné avant tassement

remlbai foissonné après tassement

Lors de leur extraction, les terres augmentent de volume

Coefficient de foisonnement initial

0

0

V VF V

Coefficient de foisonnement persistant


VVVF0

0

'

'

Tassement des déblais

'

1V V F FT V F

Si on veut réaliser un remblai de cubage définitif V1, il faut réaliser un cubage provisoire de

volume 1

1VV T

et extraire en place un volume (volume de l’extraction) 0 1

VV F

Conclusion

Pour obtenir un remblai une fois foisonné, son niveau supérieur à une cote précise (cas d’une route et surtout d’une voie ferrée), il faut lui donner lors de sa construction un profil provisoire comportant une sur hauteur convenable et une sur largeur appropriée, d’où la nécessité de connaître le coefficient de tassement qui détermine cette sur hauteur.

e0

S

Le projet demande ce qui est en bleu. On réalise ce qui est en noir et après tassement on obtient ce qui est en rouge.

1.7. Problèmes posés par les terrassements : type problèmes Propositions/ indications

1- Creusement du sol Intempéries Nature du sol

-Etudes géotechniques du sol - choisir le matériel approprié

- informations sur la meteo planification

2- extraction des déblais

Intempéries accessibilité des engins sur le site

Outils appropriés

3- Transport ou Encombrement de l aire de Meilleure préparation du site

Nature du terrain F (%) F’ (%) T (%)

Terre végétale, sable 10 - 15 1 - 1,5 8 - 12

Gravier 15 - 20 1,5 - 2 12 - 15

Terre grasse mêlée au sable 20 - 25 2 - 4 15 - 17

Terre argileuse 25 - 30 4 - 6 17 - 19

Argile 30 - 35 6 - 7 19 - 21


évacuation des déblais

terrassements Accessibilité au site Eloignement de la zone de décharge agrée Moyens insuffisants

Optimiser les mouvements de terre Bien choisir les engins

4- Dépôt des déblais Aire de déchargé réduite (zone urbaine)

Connaitre le foisonnement

5- construction des remblais

Pb de stabilitE du remblai Angle de terrain naturel

6- stabilité des talus et parois

Angle de terrain Prévoir un dispositif de blindage des fouilles (hauteur critique)

7- couts des terrassements

Etudes mal menées Dépassement de couts prévisionnels Mauvais management du projet

Bonne prévision de couts, bien mener les études (rendement des engins) Meilleur suivi Etudes de prix

8- choix outils de terrassements

L Etat du matériel Type de terrain

9- impacts environnementaux

1.8. Outils de terrassements manuels Le terrassement manuel se fait lorsque:

les contraintes délais d’exécution ne constituent pas un obstacle majeur du projet

la main d’ouvre est moins chère et abondante

le volume de terrassement est réduit

la zone de terrassement est encombrée (canalisations, obstacles, câbles)

souci d’économie

1.8.1 outils à la main

Pioches (terrains meubles)

Pic/Coin/Pince (terrains durs, rocheux)

Pelle (chargement)

1.8.2 outils mécanisés ou portatifs

Ce sont des outils légers qui fonctionnent à l’air comprimé. Ils agissent par percussion et sont mis en œuvre par un seul ouvrier.

Marteau –bèche: remplace la pioche sur les terrains lourds (argiles, marnes compactes). Le rendement est de 4 à 15 fois supérieur au rendement à la pioche.


Approprié pour l’extraction et le démarrage de matériels en industrie minière; démolition béton, ouverture de fossés, etc..

FL-23-EM Poignée nue FL-23/33-EM Poignée complete FL-24-EM Gâchette FL-25-EM Chemise FL-26-EM Tige dʼadmission

FL-37-EM Broches guides x 2 FL-38-EM Retenue de poignée FL-39-EM Cylindre FL-40-EM Piston FL-41-EM Décaleur (pour lʼaiguille et la bêche)


FL-27-EM Raccord FL-28-EM Pivot de gâchette FL-29-EM Goupille de chemise FL-30-EM Bille admission FL-31-EM Ressort admission FL-32-EM Bouchon FL-33-EM Bonnet FL-34-EM Plaque de distribution FL-35-EM Boite de distr. FL-36-EM Pastille

FL-42-EM Aiguille cylindrique, emmanchement d.22x50 et diamètre 24 FL-42-PP-EM Bêche cylindrique, largeur 80 emmanch. Ø 22x50 et diamètre 24 FL-42-PA-EM Bêche cylindrique, largeur 110 emmanch. Ø22x50 et diamètre 24 FL-43-EM Anneau tampon entre le cylindre et le décaleur OPTIONS: FL-S-EM Silencieux FL-AS-EM Agrafe de silencieux

Marteau –piqueur : remplace le pic/coin/pince sur les roches décomposées tendres ou fissurées et permet d’éviter l’emploi des explosifs.il est aussi utilisé pour les démolitions (ouvrages en béton, maçonneries). Le rendement est de 4 à 15 fois supérieur au rendement d’un pic.

Démolition verticale et horizontale de dalles, murs, cloisons et parois de toute nature dans les travaux de rénovation de batiment.

1.8.3 Rendements horaires

Le terrassement manuel comporte en général des taches: fouilles, chargement, transport, déchargement, mise en remblais.

Le rendement horaire d’un ouvrier est fonction de sa dextérité, condition physique, expérience, motivation personnelle.

Le rendement d’une excavation manuelle d’un sol est très variable (nature du terrain, dimensions de la fouilles, répartition des ouvriers). Pour le creusement des tranchées par exemple, il faut placer les ouvriers de manière à les séparer d’une distance d’au moins 2 m

Le tableau suivant donne les rendements horaires par unité de volume de sol non foisonné pour un terrassier normal travaillant avec des outils à la main et dans les conditions normales:

Nature du terrain Rendement m3/h

léger 1 – 1.5

ordinaire 0.7 - 1

lourd 0.5 – 0.7

Très lourd 0.2 – 0.5


Les fouilles :

Les rendements diminuent lorsque les fouilles sont étroites et que les ouvriers sont gênés dans leur mouvement. On pourra admettre que la réduction du rendement est de l’ordre de:

20%dans les tranchées de 1m 20 de largeur et de hauteur ≥ 2 m

20% dans les puits de 2.5m2 de section

50% dans les puits de 1.25 m2 de section

10 à 25 % dans les galeries

Le chargement:

Un ouvrier peut jeter avec une pelle, horizontalement, les déblais sur une distance horizontale de l’ordre de 3 à 4 m. Si les déblais doivent être jetés à une distance plus grande, il faut organiser les relais.

S’il faut jeter les déblais en les enlevant d’une hauteur h ceux-ci tomberont à une distance d telle que d+2h=4m.

Le rendement des pelleteurs est variable et fonction de la dureté du terrain, du mode de chargement et en terrain normal.

1.9. Engins de terrassements (mécaniques et hydrauliques)

On a recours aux engins mécaniques ou hydrauliques lorsqu’il ya des contraintes au niveau des délais d’exécution des travaux, et que les volumes journaliers de terrassements à mettre en œuvre sont très grands. Dans ces hypothèses, les terrassements à la main exigeraient l’utilisation d’un effectif d’ouvriers anormalement élevé et difficile à réunir.

Les engins de terrassement comprennent un châssis porteur et un appareil de terrassement de forme variable monté sur le châssis porteur (permet de le déplacer) :

Les châssis porteurs sont des caisses en acier qui diffèrent les uns des autres par leurs dimensions et par la disposition de leur train de roulement. En se basant sur la façon dont ils se déplacent, on peut distinguer 4 types de châssis : châssis sur pneus (élément porteur sur pneus), châssis sur rails, châssis sur rampes, châssis sur chenilles.

Les appareils de terrassement se divisent en 2 catégories : appareils mono godet, appareils multi godets. Le godet est un élément (sorte de main qu’on trouve au bout) qui sert à creuser la terre. Les engins mono godet fonctionnent en discontinue, se caractérisent par l’action d’un godet unique qui sert à extraire les déblais et à les charger. (les pelles, les grues à benne preneuses, les draglines, les scrapers, les loaders). Les engins multi godets fonctionnent en continue et se caractérisent par une série de godets travaillant simultanément, les uns à l’extraction des déblais, les autres au chargement (les excavateurs à godets, les excavateurs de tranchée, les chargeurs à godets).

1.9.1. Méthodes de terrassements Selon le type de chantier, le terrassement peut se faire selon 3 méthodes :

i. Le terrassement butte: il se fait au-dessus du terreplein du chantier à l’aide des pelles, des excavateurs en butte et des roues à pelles.

ii. Le terrassement en nivellement : il se fait sur le terreplein du chantier à l’aide des niveleuses, des scrapers, des loaders, des graders et des bulldozers.

iii. Le terrassement en fouille (excavateurs en fouilles, grues à benne preneuse, draglines)


1.9.2. Les principaux engins de terrassements

1- Les pelles mécaniques

La pelle mécanique est l’engin (mono godet) le plus ancien (1842 aux Etats Unis) qui utilise une source d’énergie et offre une variété d’emploi. Il comporte deux châssis : un châssis porteur monté sur chenilles ou roues, un châssis tournant à 360° autour d’un axe vertical et qui est porté par le premier châssis. A l’avant du châssis tournant se trouve un dispositif d’excavation composé de bras télescopiques articulés à l’extrémité desquels se trouve un godet qui permet d’excaver. Une pelle mécanique peut être équipée de 4 façons possibles :

Pelle à godet Normal ou pelle en butte (pour travail en butte):

Elle est munie d’un godet dont la capacité varie entre 200 litres et 300 litres, indépendamment du fait que sa capacité doit être en rapport avec celui du transporteur (2 à 4 fois celui du godet). Dans les mines et carrières la capacité du godet varie entre 1 et 6 m3.

Terrain: La pelle en butte permet d’excaver les sols tendres, sables et les roches désagrégées à l’explosif. On utilise cet équipement de préférence pour les travaux dans lesquels l’excavation est au dessus de la surface d’assise et lorsque le ramassage s’opère sur cette surface.

Rendement: il est fonction de la capacité du godet, de la dureté du terrain et du nombre de coups de pelles par heure, du temps de rotation entre la position d’excavation et le déchargement, de l’habilité (ou dextérité) du personnel.

En général, la durée du cycle d’excavation d’une pelle en butte est de 30 secondes. Le rendement horaire R peut être exprimé sous la formule R=CxaxbxN ; C= capacité du godet ; N=nombre de cycles par heure ; axb=coefficient donné par les abaques

Pelle à godet retro excavateur ou pelle retro excavateur ou pelle en retro caveur (pour travail en fouille ou en tranchées).

Le chargement s’effectue par traction du levier vers la machine, tandis que le déchargement se fait par extension du bras. L’équipement permet une exécution rapide, précise des tranchées et la direction du travail est constamment contrôlée.

Terrain: On l’utilise dans les terrains relativement durs. Elle permet l’exécution des tranchées destinées aux canalisations et la pose des cases, des drains…. Le chargement s’effectue par traction du levier vers la machine, tandis que le déchargement se fait par extension du bras),

Rendement: strictement inférieur de 10 % à celui des pelles de même capacité pour des fouilles peu profondes et de 25% pour des fouilles très profondes.

Pelle à godet en benne preneuse pour les fouilles en puits (pelle mécanique en benne preneuse)

Elle permet l’exécution des terrassements de grandes portées sur terrain tendre et sur des roches désagrégées grâce à un grappin. Lorsque la benne preneuse est montée sur une grue on l’appelle grue à benne preneuse.

Coefficient de remplissage : 0.9-1 terrains sec et 0.3-0.5 terrains sous l’eau. Exemple :

Une benne preneuse de capacité 3m3 mise en œuvre par un ponton grue de capacité 2 tonnes peut donner les rendements ci-après :

Dragage en terrain vaseux à 10 m de profondeur=60m3/h


Dragage en terrain vaseux à 20 m de profondeur=45m3/h

Extraction d’enrochement à 15 m de profondeur=20l/h

Extraction des moellons à 40 m de profondeur=40l/h

Excavateur à godet

Il réalise les pentes de talus. Cet engin est très peu employé dans les bâtiments. Il offre un débit de terrassement continu et son rendement varie entre 7 et 270 m3/h

Une dragline ou pelle à benne traînante (excavation ). Cette pelle mécanique à

câbles sert à extraire les matériaux meubles .Elle agit en raclant le terrain. Elle comprend un godet suspendu à une flèche de grue, traîné sur le sol par un câble de halage. Une fois rempli, le godet est relevé à l'aide d'un câble de levage fixé à la potence et mû par un treuil.

Le scraper ou motor-scraper est généralement utilisée pour le décapage des sols. Cet engin possède une caisse avec tiroir éjecteur pouvant se baisser au sol et qui, par l'effet du déplacement de la machine, permet d'extraire les matériaux pour être ensuite transportés sur le lieu de déchargement où il y est répandu en couches.

Treuil de halage avec cable.

Type pelle rotation (T/min) translation (km/min) levage (m/min)

petite 4 - 6 2 - 3 25 - 50

normale 3 - 5 1 - 2 25

grosse 3 - 4 1 - 2 25

2- La pelleteuse-chargeuse ou chargeur (terrains normaux),

Une tractopelle est un engin de génie civil combinant un chargeur sur pneus et une pelleteuse. La pelle, de petite taille, est surtout destinée à des travaux légers (creusement de tranchées, ou en agriculture pour le ramassage du fumier). Cet engin est aussi appelé « rétrocaveuse », « pelle rétro » ou «chargeuse-pelleteuse». Il existe un grand nombre de modèle d’engins de ce type destiné à effectuer des terrassements en terrains normaux.


Il existe des engins montés sur tracteur à pneus et d’autres montés sur chenilles. On distingue trois types de pelleteuse:

Pelleteuse avec benne à manœuvre vertical.

Pelleteuse avec benne à désaxement vers l’arrière.

Pelleteuse à mouvements combinés horizontaux et verticaux

3- Bulldozer (ou Bouteur):

Il s’agit d’un engin qui sert à déplacer par refoulement la roche désagrégée, la terre, les troncs d’arbres et arbrisseaux, il peut être utilisé pour les travaux de défrichement, la mise en tas et la reprise des matériaux excavé et l’étalement des remblais. Il se compose d’une lame d’acier courbe fixée a l’avant du tracteur et perpendiculaire à l’axe de la machine. On voit qu'il ne peut agir que sur des distances de transport très courte; inferieur à 100m

4- Angledozer:

Sa construction s’apparente à celle d’un bulldozer, mais sa lame refouleuse peut être orientée à des angles divers par rapport à l’axe des marches. Il s’emploi pour le déplacement des terres à flanc de coteaux (hauteur).

5- Niveleuse ou (grader ou Motorgrader):

C’est un engin automoteur ou remorqué par tracteur qui permet de creuser, de déplacer, et d’égaliser une surface de terre. Sa lame incurvée peut adopter toutes les inclinaisons par rapport à l’axe des marches ; elle est également utilisée pour déplacer les grandes quantités de matériaux.


6- Scarificateur

C’est une sorte de herse de forte dimension à dents espacés et interchangeables en acier destinés à désagréger par couches successives ; cette engin est souvent monté en complément sur les pelleteuses – chargeuses, bulldozer, grader ou tracteur à chenilles

7- Décapeuse (ou scraper) :

Engin automoteur équipé de chenille ou de pneumatiques. Elle permet l’extraction des terres par couches minces. Elle permet l’exécution du terrassement et le chargement des terres en une seule opération et les déverse sans interruption des marches. Dans certains terrains, l’aide d’un pousseur (tracteur à chenille) est nécessaire. L’efficience de ces engins est excellente et les temps morts sont pratiquement nuls sur un chantier bien organisé.

Performance en terrain moyen : Un scraper de 15m3 peut transporter et excaver sur un parcours de 500m environ 120m3 de terre par heure.

8- Les engins de transports des terres (camion, Tombereau,…)


Une fois l’extraction des terres réalisées à l’aide d’engins de production, les engins de transport déplacent les déblais. Parmi ces engins de transport on peut citer:

o Camions de transport type TP : ce sont des camions de gabarits routiers équipés d’une benne basculante vers l’arrière ou latéralement (tri-benne) pour le transport des matériaux sur réseaux routiers nationales. Son chargement est assuré par un équipement extérieur au camion.

o Tombereaux

o Les moto basculeurs

o Les bandes transporteuses

Tombereau

Toute fois, afin d’améliorer les rendements, il faut éviter les transports sur parcours trop long (maximum 600-800m). Le code de la route impose à tout véhicule de transport de porter sur son côté droit de la carrosserie, une plaque de tares qui donne les informations suivantes:

PV= poids à vide du véhicule

PTAC= poids total autorisé fixé par le service de transport

CU : charge utile = PTAC-PV

PTRA=poids total roulant autorisé. C’est le poids total que peut atteindre l’ensemble des véhicules en cas de présence d’une remorque

Lx largeur ; L=longueur du véhicule inférieur à 18m,

12m pour un véhicule isolé ; 16 m50 pour un véhicule articulé et 18 m pour un ensemble de véhicules

Largeur=largeur du véhicule inférieure à 2m50 (non compris les accessoires comme les rétroviseurs)

La Masse maximale autorisée (MMA) C’est le poids le plus lourd autorise pour un véhicule chargé. C’est donc la somme: • du poids propre du véhicule à vide = tare. La tare est le poids du véhicule, y compris l’équipement complet, le carburant, l’eau, l’huile (par ex. 11,3 tonnes); • les passagers; • la charge utile: c’est la charge que le véhicule est autorise à transporter. La charge utile est toujours mentionnée dans les fiches techniques. Les Dimensions : Limitations légales: • La hauteur, chargement compris, est limitée à 4 m.


• Largeur maximale: 2,55 m. Dimensions intérieures d’un camion triple essieu a benne basculante: • La longueur de la benne varie généralement entre 4,5 m et 7,5 m. • La largeur de la benne varie généralement entre 2,2 m et 2,4 m. • La hauteur de la benne varie entre 0,8 m et 1,5 m.

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