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Wikigeotech:Consignes de compactage

De Wikibardig

La réalisation d'un ouvrage en terre repose sur une opération essentielle pour assurer sa stabilité : le compactage.

Sommaire

Introduction

Cette opération contribue à réduire les vides présents dans le sol par l'application d'une énergie de compactage. Les différents compacteurs présents sur le marché permettent d'appliquer cette énergie selon différentes modalités d'action (vibration, statique ou pétrissage).
L’expérience française en matière de terrassement privilégie l'objectif de densification des sols qui se mesure par la masse volumique in situ au détriment d'une performance mécanique qui se traduit notamment par une mesure de module (ou portance). Ceci s'est traduit au cours du temps par la rédaction de documents techniques : La Recommandation des Terrassements Routiers, ou RTR de 1976, actualisé par le guide de réalisation des remblais et des couches de forme appelé GTR[1], de 1992 et réédité en 2000, qui ont conduit à orienter les moyens de réalisation vers une maîtrise des consignes de compactage et non pas vers un objectif de performance mécanique.
La réduction des vides présents dans le sol permet de réduire le risque de tassement dans le temps. Les consignes de compactage de la RTR puis du GTR[1] donnent donc des indications pour que le travail du compacteur soit optimisé dans cet objectif.
La recherche d'une performance mécanique sur chaque couche qui se traduit notamment par des mesures de portance, a été négligée en France car cette mesure est étroitement dépendant de l'état hydrique du sol au moment de la réalisation : par exemple, un sable argileux sec aura peut-être une excellente portance une fois compacté mais cela ne garantit pas que la masse volumique soit optimale ni que la quantité de vide soit inférieure à ce que l'on recommande pour garantir la stabilité. Beaucoup de pathologies de remblais sont liés à des réemplois de sols secs qui une fois mis en œuvre, ont tassé suite aux infiltrations d'eau dans l'ouvrage.
Il faut donc admettre, principalement pour les sols qui contiennent une fraction argileuse, qu'un bon compactage peut se traduire par une mauvaise portance.

L'objectif de compactage

Selon le type d'ouvrage en terre ou la partie de l'ouvrage en terre qui doit être réalisée, il convient de fixer un objectif de compactage dans les pièces techniques du marché de terrassement. L'atteinte de cet objectif devient contractuel et correspond à une donnée qui doit pouvoir être mesurée pour réceptionner l'ouvrage. On rappelle ainsi les différents objectifs fixés en terrassement : q5, q4, q3 en référence à l'énergie Proctor normal.

En chaussée, il existe les objectif q2 et q1 fixés en référence à une référence Proctor modifié, correspondant à une énergie de compactage supérieure à celle de l'énergie dite normale.

Dans tous les cas, l'objectif de compactage permet de garantir une certaine stabilité de l'ouvrage dans le temps notamment vis-à-vis du risque de tassement, de tassement différentiel, de rupture interne ou de déformation. La non-atteinte de cet objectif se traduit tôt ou tard par ce type de désordres.

Une des façon de vérifier que l'objectif est bien atteint est de réaliser des contrôles par mesures in situ (nucléo-densimètres, pénétromètres dynamiques...) ou par une vérification du Q/S.
Pour atteindre l'objectif de compactage fixé dans le marché, on peut :

  • réaliser une planche de compactage qui deviendra une planche de référence ;
  • suivre les consignes du GTR, qui compilent un savoir et des recherches menées par le Réseau Scientifique et Technique depuis les années 1970.

Les consignes de compactage du GTR[1]

Les consignes de compactage sont basées sur :

  • la classification des sols à compacter et leur état hydrique (selon la norme NF P11-300[2]);
  • le type de compacteur utilisé et sa classe;
  • la vitesse moyenne du compacteur "V" (en km/h);
  • l'épaisseur "e" de la couche après compactage (en m) et donc indirectement le volume de matériau mis en œuvre ;
  • le nombre de passes n ou d'application de charge N.

En respectant les consignes indiquées dans le GTR[1], on garantit que l'objectif recherché en terme de compactage (q4 ou q3) est atteint pour assurer la stabilité de l'ouvrage en terre ainsi compacté. Les consignes se présentent sous la forme de tableau où sont récapitulées les informations de la manière suivantes :

Modalités consignes de compactage Compacteur commentaires
code 2 Q/S 0,060 la valeur (en m) constante quel que soit le choix de l'épaisseur
e 0,35 l'épaisseur maximale de la couche en fin de compactage (en m)
V 5,0 la vitesse maximale dans le cas des vibrants, ou vitesse moyenne pour les autres
N 6 le nombre minimal d'application de charge
Q/L 300 le débit théorique par unité de largeur

Ceci se retrouve pour tous les cas de sol, roches, objectifs et compacteurs possibles, tel que présenté dans la figure ci-dessous :

figure : extrait de l'annexe 4 du fasc.II du GTR. Consignes de compactage d'un sol A1 ou C1A1 en remblai


L'ensemble de ces consignes figurent dans l'annexe 4 du fascicule II du GTR[1]. En fonction de la classe du sol (selon NF P11-300[2]), son état hydrique, et l'objectif visé, les consignes évoluent.
A noter que :

  • les colonnes colorées où figure un "0" indiquent que le compacteur ne convient pas à obtenir l'objectif fixé. Cela signifie souvent que l'énergie de compactage du compacteur n'est pas suffisante ;
  • dans certains cas, il y a deux colonnes pour un compacteur donné : cela signifie que les deux choix sont également possibles
  • le produit de la vitesse par l'épaisseur compactée est une constante : $ V x e = cst $ ;
  • $ N = e / (Q/S) $ ;
  • $ (Q/L) = 1000 x V x (Q/S) $ ;

Adapter les consignes de compactage

Il convient dans certains cas d'adapter les consignes fixées par le GTR[1] notamment en cas de couche d'épaisseur plus mince que l'épaisseur indiquée dans les colonnes. On utilise alors les relations indiquées ci-dessus, en les appliquant toujours aux indications des colonnes de droite basées sur l'épaisseur maximale et la vitesse minimale.

  1. La nouvelle épaisseur e2 va donner une nouvelle indication de vitesse V2 grâce au produit V1 x e1 = V2 x e2. La valeur à retenir sera arrondie à l'unité inférieure.
  2. La nouvelle épaisseur va donner une nouvelle consigne N2 de nombre d'application de charge grâce à la relation N2 = e2 / (Q/S) sachant que Q/S ne changera pas quels que soient les choix finaux retenus. La valeur à retenir sera arrondie à l'unité supérieure.
  3. on peut évaluer le nouveau rendement en utilisant la nouvelle vitesse obtenue tel que : Q/L = 1000 x V2 x Q/S

Références

  1. 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4 et 1,5 Lcpc-Sétra (1992). Guide de réalisation des remblais et des couches de forme. Fascicule I et II.
  2. 2,0 et 2,1 Afnor. 1992. NF P11-300. Classification des matériaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières.
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