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Wikigeotech:Les maximes de Reverdy - part.III
Les 80 maximes du terrassement routier
par Georges REVERDY
Extrait de la Revue Générale de la Route n°429, Février 1968
DÉBLAIS ET REMBLAIS
19. Il est très difficile de sauver dans les emprises un arbre des griffes du terrassiers.
Le premier soin d’une entreprise qui prend possession des emprises est en effet de procéder à l’abattage des arbres sur la totalité des terrains mis à sa disposition et même quelquefois au peu au-delà. Cela est parfaitement justifié pour tout ce qui doit constituer la future plate-forme et les talus de l’autoroute. En revanche, cela devient beaucoup plus délicat sur les bords des emprises pour l’environnement de l’autoroute, et même extrêmement grave à l’emplacement des futures aires de stationnement et installations annexes. Un exemple récent a montré encore que l’irréparable est très vite accompli et que lors de sa première venue sur le chantier, l’ingénieur n’aperçoit plus qu’une table rase même dans les zones où les arbres auraient dû être respectés. Seule la génération suivante pourra alors profiter après replantation de l’agrément des lieux qui existait naturellement. Bref, dans toutes ces zones, les arbres qui devraient être sacrés sont le plus souvent massacrés.
20. Il n’y a pas d’arbre sans souche, mais il y a des souches sans arbres.
Les textes parlent le plus souvent de l’arrachage des arbres, alors que généralement on abat les arbres et on arrache les souches. En fait, il serait plus rationnel de procéder en une seule opération, l’abattage de l’arbre pouvant entraîner simultanément l’arrachage de ses racines, mais comme on laisse les propriétaires exploiter leurs bois avant d’en prendre possession, ils sont naturellement portés à couper les arbres et à laisser les souches. De toute façon il y a toujours les anciennes souches dans un terrain boisé, qui peuvent représenter une densité très importante à l’hectare. Si avec certains arbres et dans certains terrains, notamment dans les terrains sableux, l’arrachage des souches ne pose aucun problème, au contraire des difficultés très grandes peuvent se présenter avec les arbres qui comportent des souches énormes profondément imbriquées dans un terrain argileux et rocheux. Il est très prudent dans circonstances de s’y prendre longtemps avant les terrassements proprement dits pour procéder au dessouchage. On profite souvent dans ce but du gel pendant les mois d’hiver, qui rend possible l’accès des terrains, mais au printemps après le dessouchage on se trouve en présence d’un véritable champ de bataille pratiquement inaccessible. Ces travaux ont un autre lien direct avec les travaux de terrassement proprement dits : c’est l’emploi des vieux pneumatiques des chantiers que l’on fait brûler pour permettre aux vieilles souches de se consumer sur place. (Remarque du webmestre : cette pratique est aujourd’hui impossible : le bois est un déchet et doit faire l’objet d’un recyclage sur une plate-forme dédiée à cet effet. Le brûlage du bois et à plus forte raison de pneu est strictement interdit)
21. Le motor-scraper est l’engin par excellence pour les terrassements routiers en terrain meuble.
(Motor-scraper ou décapeuse en français.) Il suffit de voir travailler ces engins tout en souplesse pour comprendre à quel point ils sont adaptés au travail qu'on leur demande : le chargement des déblais en tranches minces sans aucune perturbation des terrains sous-jacents est la phase la plus dure du travail ; le déchargement de ces déblais en tranches aussi minces est une phase aussi rapide que remarquable : il n'y a certainement pas de moyen de mettre en œuvre plus parfaitement des remblais pour permettre leur meilleur compactage en les étalant au maximum, soit pour profiter aux maximum de l'évaporation, soit pour pallier l'hétérogénéité éventuelle des matériaux d'apport.
Si le motor-scraper est un engin parfaitement adapté à la mise en remblai des matériaux qu'il transporte, il peut rencontrer certaines difficultés pour le transport à longue distance de ces matériaux et surtout lors de la phase u chargement (cette dernière n'est d'ailleurs pas théoriquement la meilleure car pour charger de façon homogène des matériaux d'origine sédimentaire, il vaudrait mieux les prélever par tranches verticales, plutôt que par tranches minces horizontales). C'est pourquoi il est bon d'examiner les tendances de la construction américaine et de l'utilisation de ces engins au cours de ces dernières temps. La première orientation est toujours d'utiliser des engins plus gros, c'est-à-dire ayant une plus grande capacité. Celle-ci atteint maintenant fréquemment 30 m3 par engins. Cependant pour pouvoir utiliser des engins aussi énormes, il faut avoir des chantiers également énormes avec le minimum de déplacements d'un chantier à l'autre, et ce sont surtout les travaux hydrauliques et la construction de barrages en terre qui peuvent justifier l'emploi de tels engins. Pour les terrassements routiers au contraire, ce sont toujours les scrapers de 15 à 20 m3 qui semblent les plus adaptés avec tous les derniers perfectionnements mécaniques et métallurgiques dont ils ont pu bénéficier. Pour améliorer le problème du chargement sans avoir recours à des pelles ou à des chargeurs rapides qui suppriment toute participation du scraper au chargement lui-même, on a inventé ces dernières années les scrapers autochargeurs qui comportent à l'avant de leur benne une chaîne qui favorise l'introduction des matériaux. Les premiers engins construits étaient de petite capacité, de 6 à 8 m3, alors que l'on construit maintenant des scrapers autochargeurs de 15 à 25 m3. Un scraper autochargeur coûte environ 20% de plus qu'un scraper ordinaire et son fonctionnement coûte également 20% plus cher, mais il n'a pas normalement besoin de l'aide d'un pousseur pour se charger. Et ce fait est fondamental car le pousseur constitue toujours l'engin de base d'une équipe de terrassement. Si sur un chantier l'équipe de terrassement comporte 3 scrapers et un pousseur occupé en permanence, on peut augmenter sensiblement son rendement en lui ajoutant un scraper supplémentaire autochargeur qui ne nécessitera pas un nouveau pousseur. Finalement la meilleure utilisation de ces engins se présente lorsque les distances de transports sont faibles, sans grande difficulté de circulation, puisqu'il s'agit d'engins plus compliqués à cause des dispositifs de chargement complémentaires qu'ils comportent. Lorsqu'au contraire les difficultés de circulation sont grandes sur un chantier, notamment en terrain inconsistant, on fait appel avantageusement à des scrapers bimoteurs. Ces engins sont les plus aptes à travailler dans les terrains les plus variés : en terrain facile ils permettent de se passer de pousseur et en terrain difficile ils peuvent encore travailler là où les engins classiques ne pourraient plus avancer. Ce sont les rois de la Prairie américaine où ils permettent d'exécuter économiquement les travaux même par mauvais temps, et en Californie au contraire on apprécie aussi leur puissance pour exécuter facilement les terrassements en terrain rocheux après rippage. Enfin, les derniers nés de la famille des scrapers sont constitués par les engins multibennes qui représentent de véritables trains de scrapers tirés par un seul engin moteur? Ces engins ont eu beaucoup de publicité à l'occasion de grands travaux hydrauliques en Californie, mais ils ne sont pas spécialement adaptés aux terrassements autoroutiers où les transports sont le plus souvent longs et difficiles.
22. A déblais dans l’eau, déblais latéraux.
Un cas plus courant est celui où les déblais rencontrent des nappes souterraines plus ou moins importantes, mais dont il est possible d’assurer un écoulement complet vers l’aval pour assécher la plate-forme. C’est dans cette hypothèse que la solution des déblais latéraux (rq du webmestre : ou également fossés profonds) s’impose et les terrassements sont conduits sur les deux bords de l’emprise future avec une largeur suffisante en crête pour parvenir en fond de fouille à la profondeur désirée pour la plate-forme. On peut même souvent profiter de cette opération pour taluter convenablement les talus latéraux définitifs qui ne demanderont plus de réglage ultérieurs. Une fois que le massif central du déblai est convenablement isolé et suffisamment desséché, on, procédera à son enlèvement dans les conditions les plus économiques avec les moyens ordinaires de terrassement.
23. La roche franche est le terrain le plus sûr à déblayer.
A condition d’avoir fait une reconnaissance suffisante du massif rocheux, on doit pouvoir déterminer à l’avancement les moyens convenables qui devront être mis en œuvre pour son enlèvement.
En dehors des carottages et surtout des sondages en vrai grandeur qui permettent seuls de se rendre compte parfaitement de la consistance du rocher, la méthode sismique a été largement développée pour apprécier les possibilités d’exécution de ces terrassements.
Il y a quelques années certaines spécifications américaines pour les déblais ordinaires dans le rocher s’exprimaient ainsi : si d’après la méthode sismique la célérité dans la roche est supérieur à 1350 mètres par seconde (m/s), on la considère comme non rippable et comme nécessitant l’emploi de l’explosif avant le déblaiement ; le maître d’œuvre et l’entrepreneur doivent alors se mettre d’accord sur les conditions d’utilisation des explosifs qui permettront une fragmentation convenable de la roche.
Lors de la construction de l’autoroute Paris-Lyon dans les calcaires jurassiques des plateaux de l’Yonne, on a constaté que le rippage était toujours possible avec un tracteur du type D8 pour les célérités inférieures à 1200 m/s, et qu’il était toujours impossible pour les célérités supérieures à 1800m/s. Cependant, comme des essais ultérieurs l’on confirmé dans le calcaire sinémurien, la difficulté du rippage provient essentiellement de l’épaisseur plus ou moins important des bancs rocheux, le travail étant facile pour les bancs de 10 à 20 cm et très difficile au-delà de 30 cm.
Le cahier-type des prescriptions spéciales pour les terrassements généraux considère deux catégories de déblais dans le rocher :
- sont considérés comme déblais en rocher non compact ceux qui peuvent être extrais au moyen d’un ripper à une dent avec un tracteur de 350 CV au plus ;
- sont considérés comme déblais en rocher compact ceux qui ne peuvent être extraits avec cet équipement.
C’est effectivement là une classification possible, mais il est bien évident que les divers procédés utilisables sont heureusement beaucoup plus variés : l’explosif lui-même peut être employé de façon plus ou moins intense pour disloquer les terrains et faciliter l’emploi de divers types d’engins. D’autre part, dès que le banc rocheux atteint une certaine épaisseur, ce sont généralement les pelles mécaniques de grande capacité et non les tracteurs qui interviennent pour effectuer le déblai, etc. quant aux rippers eux-mêmes il en existe de nombreux types très différents et plus ou moins perfectionnés, certains d’entre eux notamment comportant des blocs de caoutchouc pouvant donner un mouvement pulsatoire très efficace à leurs dents.
Un élément nouveau très important est d’ailleurs constitué par les dernières expériences américaines concernant l’emploi de plusieurs tracteurs pour effectuer le rippage : il résulte de ces expériences qu’il est toujours plus économique d’employer deux tracteurs, l’un poussant l’autre, pour effectuer un rippage, que ces deux tracteurs travaillant séparément : alors qu’un seul tracteur pourrait ripper 3 à 500 m3/h, les deux tracteurs ensemble pourraient en ripper 1300 à 1500 m3. cette méthode permettrait ainsi de déplacer le seuil de rippabilité des terrains rocheux qui pourrait atteindre maintenant dans des conditions économiques 2 à 3000 m/s. il convient évidemment de ne pas s’opposer sur les chantier à l’adoption de ces techniques nouvelles par des clauses qui ne permettraient pas de les rémunérer convenablement, mais au contraire l’essentiel est de donner tous les renseignements nécessaires aux entreprises pour qu’elles puissent préparer en pleine connaissance de cause l’organisation de leurs travaux.
24. Le foisonnement ne concerne pas l’administration.
Ceci veut dire que dans les cubes de déblais comme dans les cubes de remblais, le foisonnement n’apparaît pas et n’intervient pas dans le règlement des travaux, étant donné que le compactage des remblais doit leur donner une compacité au moins égale à celle qu’ils avaient à l’état naturel. Cependant, l’essentiel du travail du terrassier est de transporter des déblais en remblais d’un point à l’autre du chantier et ce transport concerne des matériaux foisonnés pour lesquels on se trouve toujours limité par la capacité volumique des engins de transport.
Dans l’organisation de son chantier et dans la consistance de ses ateliers de terrassement, l’entrepreneur doit donc tenir compte du foisonnement pour utiliser au mieux son parc à matériel.
On sait par exemple que le foisonnement est particulièrement faible pour les sables et les sables fins, avec lesquels il est de l’ordre de 10 à 20 % ; dans les rochers au contraire il peut atteindre 90 ou même 98 % et dans certains argileux on observe parfois des foisonnements aussi énormes, lorsque ces matériaux sont découpés en lamelles qui s’enroulent véritablement dans les bennes des scrapers.
On comprend dans ces conditions qu’il est particulièrement intéressant d’avoir des engins qui assurent la meilleure mise en place des déblais dans leurs bennes : c’est le cas par exemple des scrapeurs à action positive et aussi des scrapers auto-chargeurs qui peuvent émietter convenablement des matériaux qui resteraient sans cela en mottes très irrégulières avec d’énormes vides.
Cependant, avec ces divers procédés, on n’en est pas encore arrivé à exécuter un véritable compactage des déblais dans la benne des engins de transport, et il semble convenable d’appliquer toujours la règle pratique usuelle d’après laquelle le cube à ras d’un scraper est sensiblement égal au cube en place des déblais qu’il transporte, le foisonnement étant compensé par le dôme qui se forme au-dessus de la benne.
25. Pour qu’un terrain meuble soit utilisable en remblai, il suffit que sa compacité s’améliore sous l’effet des engins de terrassement du chantier.
Cette condition suffisante n'est même pas absolument nécessaire car on peut en outre faire appel à des engins spéciaux, notamment pour aérer le remblai et modifier sa teneur en eau, qui permettront ainsi de compacter des remblais apparemment instables au passage des scrapers.
Les règles fixant la compacité des remblais sont couramment les suivantes :
D'après le cahier-type des prescriptions spéciales, il convient d'atteindre 95% de la densité sèche de l'optimum Proctor normal dans le corps des remblais et 95% de la densité sèche de l'optimum Proctor modifié dans les 0,50 m supérieurs qui représentent en réalité la couche de forme.
Les règles de l'AASHO prescrivent également 99 à 100% de l'optimum Proctor normal suivant la catégorie du sol, la hauteur du remblai et le risque éventuel d'inondation, c'est-à-dire d'imbibition de ce remblau, le pourcentage le plus courant étant de 95%. Elles fixent en outre les hauteurs maximales du remblai qui ne doivent pas être dépassées sans étude spéciale de stabilité, ces hauteurs critiques étant d'ailleurs illimitées lorsqu'il s'agit de matériaux grenus ou de sables.
L'expérience française a montré en outre que, même pour des remblais routiers élevés, il pouvait suffire d'obtenir 90% de l'optimum Proctor normal pour avoir ensuite un comportement parfait de la chaussée sans tassement ni fissure. Il est d'ailleurs logique de considérer que l'état d'équilibre d'un remblai sera obtenu si l'on réalise pour les matériaux de ce remblai la densité et la teneur en eau qu'ils avaient obtenues en place au bout d'un certain nombre de millénaires d'équilibre géologique. IL est donc important et facile de déterminer la teneur en eau et la compacité en place des matériaux qui seront déblayés pour être réutilisés en remblai : en général, à partir d'une certaine profondeur la teneur en eau d'équilibre est voisine de la limite de plasticité, et la compacité est inférieure ou égale à l'optimum Proctor normal.
26. Compacter un remblai avec les engins de terrassement n’est pas une hérésie technique, mais c’est une hérésie économique.
Un calcul simple permet en général de vérifier que la plus grande énergie de compactage mise en œuvre sur un chantier est celle des engins de terrassement proprement dits qui ne se déplacent pas en général sans peine même en terrain plat. Étant donné l'importance de la charge par roue des engins de terrassement usuels, il est bien certains qu'à condition d'être méthodiquement utilisés, ils pourraient complètement compacter un remblai.
Mais il ne faut pas oublier que les engins de terrassement qui sont délicats et onéreux ont essentiellement pour but de déblayer et de transporter le plus rapidement possible els matériaux du chantier. Pour qu'ils circulent économiquement et rapidement, il est indispensable qu'ils empruntent des pistes de chantier convenablement aménagées pour dépenser le minimum d'énergie et avancer sans compacter les matériaux sous-jacents.
Il est donc à peu près indispensable d'employer les engins de compactage spécialisés au début et à la fin de l'exécution d'un remblai : au début parce que les matériaux ne sont pas du tout compactés, à la fin parce qu'il faut à la fois leur donner un compactage maximal et régler soigneusement leur surface.
Pendant les phases intermédiaires d'exécution d'un remblai on peut utiliser plus largement les scrapers pour améliorer la compacité de matériaux déjà partiellement compactés en répartissant soigneusement leurs pistes de circulation à la surface du remblai. Mais cela demande une organisation très poussée et d'autre part il ne faut jamais perdre de vue la recherche de l'optimum économique en fonction de l'atelier de terrassement dont on dispose : s'il y a par exemple un excédent de scrapers par rapport aux pousseurs, on peut les faire circuler de manière à améliorer le compactage ; dans le cas contraire il faut au contraire les faire circuler plus vite par la piste la plus directe.
Cette dernière solution, qui est la plus fréquente sur les chantiers, conduit indiscutablement à des zones du remblai qui sont plus compactées que d'autres, mais à l'usage cela ne paraît pas présenter d'inconvénient pour le comportement ultérieur du remblai. Les contrôles essentiels à exécuter sur celui-ci doivent donc empêcher que certaines zones ne restent insuffisamment compactées avant la mise en oeuvre des couches suivantes. Il est donc fondamental que les contrôles de compacité en place puissent être exécutés très rapidement. D'où l'intérêt des méthodes modernes utilisant des nucléidensimètres malgré la complexité de ces appareils, car seules ces méthodes permettent d'obtenir en 15 minutes un résultat qui demanderait 2 heures par une méthode classique.
Les engins de compactage spécialisés qui restent indispensables sur les chantiers doivent être ainsi bien adaptés auc matériaux qu'ils ont à compacter, et suffisamment mobiles et maniables pour intervenir rapidement dans les zones où l'on a besoin d'eux : c'est dire que les rouleaux divers tirés par les tracteurs à chenilles ont tendance à être abandonnés. On utilise assez souvent au contraire d'anciens engins de terrassement réformés tels que des avant-trains de scrapers qui sont encore capables de traîner économiquement divers types de rouleaux.
Dans des terrains difficiles comme les argiles à silex du Sparnacien, de bons résultats ont été obtenus en utilisant des appareils modernes du type Rexpactor extrêmement mobiles et rapides et disposant eux-mêmes d'une lame leur permettant un régalage convenable des matériaux immédiatement devant les roues à plaquettes qui vont les compacter.
Avec les engins les plus puissants de cette même famille équipés en tandems et articulés pour rester toujours rapides et maniables, on peut obtenir des rendements énormes comme le compactage de près de 2000 m3/h par couches de 0,20 m d'épaisseur.
