Papa Masseck Thiam, ing., M.Sc.,
Chercheur-Groupe routes et infrastructures – Opérations forestières
Vers une optimisation de la conception structurale des cours d’usines et voies
d’accès
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Plan de la présentation Contexte et problématique des cours d’usine
de sciage Résumé de recherche bibliographique
Raison d’être et objectifs de projet
Solutions possibles (Étude de cas)
Perspectives futures
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Mise en contexte et problématique
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès Zones ciblées:
▫ Voies (routes) d’accès ▫ Zones de chargement et
déchargement ▫ Sites d’entreposage (peut inclure
produits finis) ▫ Entrées d’usine, etc.
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès Les enjeux:
▫ Environnemental (contamination)
▫ Hydraulique (présence cours d’eau à proximité, drainage. etc.)
▫ Géologique (disponibilité de matériaux de construction)
▫ Mécanique (trafic, type de chargement, etc.)
▫ Géotechnique (historique de conception structurale, capacité portante des sols supports, etc.)
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès Problématiques
▫ Faible capacité portante des sols supports ▫ Matériaux de construction ▫ Accumulation de débris (contamination de la surface) ▫ Gel-dégel ▫ Drainage ▫ Géométrie
Dépendent souvent de: ▫ L’âge de l’usine ▫ Lieu géographique ▫ Solutions temporelles entremises
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès
Les conséquences ▫ Perte de productivité des équipements
▫ Problèmes d’entreposage des bois (logistique, saison)
▫ Coûts d’entretien élevés
▫ Impacts sur la qualité des bois transformés
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Résumé recherche bibliographique
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Recherche bibliographique Projets antérieurs Documentation bibliographique
▫ Conception de chaussées non revêtues, chaussées industrielles, voies ferroviaires
▫ Conception géométrique ▫ Drainage routier, drainage de voies ferroviaire, etc. ▫ Logistique de transport de cours d’usine
Conversation téléphonique ▫ Compagnies manifestant intérêt pour projet (visites
potentielles au printemps)
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Recherche bibliographique
Très peu de documentation sur le design structural de cours d’usines
Une bonne partie des règles d’art utilisées pour la conception des routes peut être adaptée
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Quelques comparaisons usine/route
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Route Cours d’usine
Drainage Simple Complexe
Type chargement Dynamique Statique + Dynamique
Contamination de la surface Très peu (sablage d’hiver)
Très problématique et cumulatif
Mouvement de véhicules (trajet) Concentré Très variable
Période d’utilisation 12 mois 12 mois
Accès au public Oui Non (très restreint)
Vitesse de déplacement Élevée Lente
Tolérance à une surface de roulement rugueuse
Faible ?
Logistique de transport (déplacements)
Simple Complexe
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Objectifs et raison d’être projet
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Objectifs de nos recherches et projets
Apporter un soutien technique à nos membres Développer/adapter des solutions de conception
structurale et de drainage: ▫ Efficaces, fiables et à long terme ▫ Faciles de mise en place ▫ Respectant les différentes normes environnementales ▫ Permettant une exploitation optimale de la cour
indépendamment de la période de l’année
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Plusieurs interactions avec membres
Membres ont suscité intérêts non négligeables
Défis similaires
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Membre Zone Description des défis Tembec Chapleau Drainage
Contamination sévère Faible sol support
Situation géographique Contexte géologique
Absence de matériaux de qualité . . . .
Tolko Meadow Lake Eacom Ear Falls
Millar Western Fox Creek Norbord Grande Prairie
Alberta Plywood Slave Lake
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Solutions possibles
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Solutions possibles
Stabilisation chimique Renforcement mécanique à l’aide de
matériaux géosynthétiques
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Stabilisation chimique
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Stabilisation chimique
Stabilisateurs utilisés pour améliorer comportement hydraulique et mécanique des sols (portance, résistance cisaillement, sensibilité eau)
Bénéfice stabilisation: réduire épaisseur granulats et
sensibilité eau, utilisation matériaux locaux, support à long terme, etc.
4 méthodes de stabilisation: thermique, électrique, mécanique
et chimique ▫ Mécanique et chimique sont les plus utilisées
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Stabilisation chimique
Stabilisation chimique comporte 4 additifs Enrobé bitumineux Ciment Portland Chaux Fly Ash (C & F). Fly ash classe F a besoin d’un agent d’activation
(ciment ou chaux). Classe C s’auto-active.
Stabilisation chimique plus adéquate pour sols cohérents à faible plasticité, mais bénéfique pour matériaux pulvérulents
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Sol d’infrastructure est-il propice à la stabilisation chimique? Guide Texas DOT (Texas department of transportation)
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Stabilisation chimique
• Sols >25% passant tamis #200 et faible IP (<15)
• Ciment = meilleure
option pour ces sols
• Même avec teneur fine élevées (>25%), la faible quantité argile et teneur élevée en organiques présentent un défi de stabilisation chimique
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• À cause de faible IP des sols, l’utilisation de fly ash n’est pas recommandée
• Cependant, mix fly ash avec autre additif (ciment) est à considérer
• Essais supplémentaires nécessaires
• Essais en laboratoires nécessaires pour obtenir bon mix
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Stabilisation chimique
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Renforcement mécanique
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Charge pneu
Géotextile
Infrastructure mou
Épaisseur gravier
Fonction de séparation
Élimine la contamination du gravier avec le matériau mou sous-jacent
Charge pneu
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Charge pneu
Gravier
Géosynthétique
Infrastructure très mou (CBR <3)
Tension membrane
Renforcement (membrane de support)
Réduit grandement les déformations lorsque les épaisseurs de matériaux de construction sont faibles et/ou le sol d’infrastructure est très mou
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Renforcement (Support latéral)
Interlock: Réduit les mouvements latéraux du gravier Géotextile tissé: Friction Confinement (Géogrille): Plan de confinement uniforme de
la couche de fondation qui réduit l’orniérage
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Renforcement (Augmentation capacité portante)
Effet “Snow-shoe” avec géogrille Augmentation du cône de distribution des contraintes
Géogrille
Charge pneu
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Options de renforcement géosynthétiques
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Modèle 1
Modèle 2 Modèle 3
Géotextile de renforcement Géogrille
Fonction: Renforcement Confinement
Fonction: Séparation Filtration Renforcement Confinement Drainage
Géocellule perforée
Fonction: Renforcement Confinement Drainage
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Étude de cas Réhabilitation de la cour Tembec à
Chapleau (Ontario) par renforcement mécanique
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Réhabilitation de la cour Tembec Objectifs • Améliorer productivité
mouvement de véhicules • Augmenter fiabilité des accès
à la cour • Améliorer stockage • Améliorer performance long
terme • Réduction coûts d’entretien
Description projet • Investigation in situ et en laboratoire • Estimation trafic et types de chargement • Design structural avec renforcement
géosynthétique • Analyse de coûts de cycle de vie pour
déterminer meilleure solution de réhabilitation
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Réhabilitation de la cour Tembec Investigation géotechnique 6 puits de forage à une profondeur maximale de 2m Identification visuelle et en laboratoire des matériaux Utilisation historique de sable fin de remblai Problèmes de drainage
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2 4 6 5
Légendes Puits forages
1
3
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Réhabilitation de la cour Tembec
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Conception structurale
Estimation trafic
Trafic annuel = 22,400 véhicules
Paramètres de conception 3 modèles de conception: AASHTO, SpectraPave,
Tencate Mirafi
CBR infrastructure = 10
CBR fondation = 40
Utilisation mensuelle de niveleuse
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Réhabilitation de la cour Tembec
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Options de renforcement géosynthétiques Modèle 1
Modèle 2 Modèle 3
Tencate RSi Series Tensar Triaxial geogrid
Fonction: Renforcement Confinement
Fonction: Séparation Filtration Renforcement Confinement Drainage
Perforated geocell
Fonction: Renforcement Confinement Drainage
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Réhabilitation de la cour Tembec
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Résumé de conception
Une structure non renforcée aurait épaisseur fondation de 500mm Granular A (surface roulement) non considéré dans la conception
Modèle 1 (Geocell+geotextile
séparation)
organique
100 mm
100 mm
infrastructure
Granular A
sable
Géotextile séparation
geocell
Granular B
Modèle 2 (geotextile
renforcement)
100 mm
300 mm
Granular A
Granular B
sable
Géotextile de renforcement et
séparation
infrastructure
Modèle 3 (Triaxial
geogrid+géotextile séparation)
100 mm
150 mm
Granular A
Granular B
sable
Géotextile séparation Triaxial geogrid
infrastructure
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Réhabilitation de la cour Tembec
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Exemple d’analyse de coûts-bénéfices
Conception 1 Conception 2 Conception 3
Matériaux Perforated geocell + géotextile séparation
Géotextile renforcement
Triaxial geogrid +geotextile séparation
coût ($/m²)
Granular A (Surface roulement) 1.30 1.30 1.30
Granular B (Fondation) 1.30 3.90 1.95 Sable 0.13 0 0 Renforcement 10.00 5.75 4.8 Géotextile séparation 1.00 0 1.00
Coût de transport du sable 0.95 0 0
Coûts préliminaires ($/m2) 14.68 10.95 9.05
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Réhabilitation de la cour Tembec Qu’est-ce qui a été accompli? Design 2 choisis.
Effectué en Août 2016
6000 mètres carré de surface réhabilitée
1 semaine de travail
Excavation moins profonde que prévue
Compaction effectuée par rouleau compacteur vibrant
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Réhabilitation de la cour Tembec Qu’est-ce qui a été accompli? Utilisation d’un géotextile de
renforcement et séparation à la base de l’infra
Profilage géométrique Remblayage de 300mm de
matériaux de fondation (Granular B)
Remblayage de 150 mm de matériaux de surface de roulement (Granular A)
Compaction par « lift » de 150mm (Vérification densité)
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100 mm
300 mm
Granular A
Granular B
sable
Géotextile de renforcement et séparation
infrastructure
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Réhabilitation de la cour Tembec Drainage Système proposé simplifié
▫ Surface de réhabilitation beaucoup plus petite que prévue
Absence de bassins de rétention et drains français Mise en place de couronnes, pentes et devers vers
les fossés pour favoriser drainage latéral Remplacement de tous les ponceaux et amélioration
fossés 39
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Réhabilitation de la cour Tembec Conclusion Satisfaction des opérateurs de machinerie Drainage et capacité portante augmentés
considérablement Augmentation considérable de vitesse de
déplacement sur cour (Attention!!!)
3 défis à prévoir La cours pourra t’elle être gardée exempte de
matériaux organiques? Programme d’entretien en place? Comment se comportera la cour au printemps?
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Perspectives futures
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Perspectives futures
▫ Continuation d’investigation (Visites de terrain) ▫ Recherche collaborative
- Collaboration avec groupe de modélisation FPI - Intégration de la conception structurale et géométrique
avec l’optimisation de la logistique de transport (FPDat, FPDat Niveleuse)
- Optimisation du flux - Potentiel d’implantation
▫ Analyse des performances ▫ Création guide de conception structurale, drainage
et entretien 44
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