Les terrassements

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Nehaoua cours de routes i chapitre 4 , les terrassements

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Les terrassements

  1. 1. Cours de Route I 2013 Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S Chapitre 4 : Les Terrassements
  2. 2. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 1 Chapitre 4 : Les Terrassements Contenu Chapitre 4 : Les Terrassements................................................................................................... 0 1 Généralité.................................................................................................................................. 2 2 Travaux préparatoires................................................................................................................ 2 3 Exécution des déblais................................................................................................................. 3 3.1 Les Dozers 3 3.2 Scrapers (décapeuses) 4 3.3 Les pelles hydrauliques 4 4 Exécution des remblais .............................................................................................................. 5 4.1 Les niveleuses 5 4.2 Les compacteurs 5 4.2.1 . .. . . . .. . .. .Pneumatique.......................................................................................... 5 4.2.2 Compacteurs cylindriques (sur rouleaux lisses en acier)............................................. 5 ..... Compacteur...... ... ...... (Cylindre à pieds dameurs)............................................ 6 5 Engin divers ............................................................................................................................... 6 5.1 Les chargeuses 6 5.2 Les camions 7 5.3 Le tombereau (Dumpers) 7 5.4 L’arroseur 7 5.5 Matériels divers 7 6 Les règles de compactage........................................................................................................... 8 7 Contrôle de compactage ............................................................................................................ 8 7.1 Choix de l'engin de compactage : 8 7.2 Mesure de compacité 9 7.2.1 Densitomètre.... . . ... .. ........................................................................................... 9 7.2.2 Essai TROXLER (gamme densimètre) ......................................................................... 10 7.2.3 E) Essai de plaque :..................................................................................................... 11
  3. 3. 1 Généralité La construction d’une route exige la mise en forme de l’assise et de la plateforme qui vont recevoir le corps de chaussée et les équipements y afférents, cette mise en forme nécessite des opérations appelé « Terrassements » Le terrassement consiste, par définition, à modifier la topographie d’un site conformément aux indications prescrites par des plans. Ces modifications peuvent être modestes (excavation requise pour installer les fondations superficielles d’un bâtiment), linéaires (aménagement d’une structure routière, construction d’une digue) ou complexes (construction des approches d’un échangeur routier multiple). On distingue deux opérations majeures dans les activités de terrassement, le déblai et le remblai. • Le déblai consiste à retirer et à transporter sur le site du projet ou à l’extérieur de celui-ci (Dépôt), des sols décapés ou excavés. • Le remblai consiste à transporter à partir du site du projet ou de l’extérieur de ce dernier (gite d’emprunt), des matériaux conformes à l’usage et aux spécifications techniques 2 Travaux préparatoires Avant d’entamer l’exécution des terrassements, des travaux préparatoires (préalable) doivent être effectué dont les plus importants sont : • ......... ...... .... • abattages d'arbres et essouchage des souches des arbres ; • Décapage de la terre végétale et éventuellement tous les sols organiques ; • déplacements éventuels de réseaux existants. • installation de chantier. • piquetage général (travaux topographiques) Le débroussaillage consiste à abattre et à retirer les arbustes et la végétation qui se trouvent sur le site des travaux. L’essouchement est l’opération qui permet de retirer de la terre, les souches des arbres abattues. Cette opération peut se faire à l’aide de pousseur si le nombre de souches est important ou avec une pelle hydraulique lorsque le nombre de souches est modeste. Décapage de la terre végétale, Lors de cette opération on retire la couche de sol organique qui se trouve sur le site des travaux de terrassement. Ce sol organique est soit entassé pour servir ultérieurement lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du site des travaux.
  4. 4. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 3 3 Exécution des déblais L’exécution des travaux de terrassement de nature déblais est faite avec des moyens mécanisé, les plus utilisés sont : les Dozers, Scrapers……. 3.1 Les Dozers Les dozers (pousseurs, en français du Canada, ou bouteur) appelés communément « bulldozer », est un tracteur à chenilles, chaînes ou pneus équipé d'au moins une lame orientable et servant à pousser des matériaux ou à démolir Le bulldozer généralement utilisé est un tracteur à chenilles muni d'une lame frontale. L'outil de terrassement est une lame profilée portée par deux bras articulés qu'un mécanisme hydraulique permet de rabaisser ou de relever. Si la lame est en position basse, l'engin fait un terrassement par raclage avec une profondeur de coupe de 20 à 30 centimètres. En mettant la lame en position intermédiaire, on peut régaler des tas de déblais en couches d'épaisseur de 20 à 30 centimètres également. La position haute est une position de transport. Ils peuvent servir à plusieurs opérations de terrassement. Les pousseurs sont utilisés pour le décapage et l’essouchement, pour le refoulement du déblai, pour le régalage initial des remblais et finalement pour assister les décapeuses « scraper » lors de leur chargement. Les pousseurs peuvent également défoncer les roches friables grâce à leurs dents défonceuses « ripper » montées sur à l’arrière de leur chassie. Généralement, les bulldozers sont équipés d'un dispositif de ripage monté à l'arrière de la machine. Il peut être à ripper unique ou à plusieurs rippers. Le nombre de rippers à adopter résulte de l'analyse du sol à traiter : • dans un terrain où la pénétration des dents est facile, il y a intérêt à augmenter le nombre de dents. • Pour les terrains très durs et compacts, il est généralement indiqué d'utiliser un seul ripper avec le choix d'une machine puissante. Toutefois, c’est lors des opérations de décapage et de refoulement que le pousseur est le plus souvent utilisé. Dans certains engins, la lame est inclinable par pivotement autour d'articulations horizontales. Ce mouvement est commandé par des bras poussoirs hydrauliques. La puissance de l'engin est caractérisée par celle du tracteur et varie de 25 à 500 chevaux. La longueur de la lame est proportionnelle à la largeur de la machine, elle varie de 1,80 à 6,00 mètres.
  5. 5. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 4 Dans certains bulldozers, la lame est également orientable dans le sens de la marche de l'appareil. Ces engins sont appelés les angledozers. Cet appareil a la possibilité d'aplanir des tas de déblais en les rejetant sur le côté. 3.2 Scrapers (décapeuses) Les décapeuses sont des engins de terrassement utilisées lorsque les sols à déblayer est pulvérulent également lorsque les volumes de déblai sont importants et les distances à parcourir relativement courtes (moins de 5 kms). Les décapeuses se chargent d’elle-même en se déplaçant et en abaissant une lame qui permet au sol de se loger dans leur benne. Certains modèles de décapeuse sont munis d’un deuxième moteur placé vis-à-vis des roues arrières de la benne afin d’augmenter la puissance motrice lors de la phase de chargement. Dans certaines conditions de travail, les décapeuses peuvent nécessiter une poussée additionnelle lors de la phase de chargement. Cette poussée additionnelle est donnée par un ou deux pousseurs « bulldozer ». 3.3 Les pelles hydrauliques Les pelles hydrauliques sont munies de bras articulés et de godets permutables qui permettent l’excavation dans des sols de nature variée. Le plus souvent, les pelles hydrauliques réalisent des travaux d’excavation en mode « rétro (backhoe) » pour des excavations sous le niveau du dessous de la base de la pelle. Il existe deux types de pelles hydrauliques, les pelles sur roues utilisées sur des sols ayant une bonne capacité portante. Pour les sols de faible capacité portante, le cas le plus courant, on utilisera la pelle hydraulique sur chenille. Vu leur plus grande mobilité, les pelles sur roues ont un rendement légèrement supérieur (+/- 15%) à celui des pelles sur chenilles. L’utilisation des pelles hydraulique en mode « frontal (front shovel) » se fait surtout lorsque l’excavation se réalise au-dessus de la base de la pelle. Le haut de la pelle hydraulique est monté sur un plateau qui lui permet d’effectuer des rotations complètes à 360°. Pour maximiser la production de la pelle, on organise le chantier de manière à minimiser l’angle de rotation nécessaire pour le chargement des camions. Une bonne organisation de chantier devrait permettre le chargement des camions avec une rotation de 90°.
  6. 6. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 5 4 Exécution des remblais 4.1 Les niveleuses . .. . . ... ... ... . .... . . ........ . .. . ... .... .. .... . . . . . . . .. . .... .. . . .. ... .. . régalage. .. .. . .... .. . .aaaaaaa. .. .. .. .... .... .... ... ... . .... ... .. ... .. .... ..... .... ... . ... .... ..... ... . ... ... . ... . .... ... . .... .. . . ... . .... .... .... . .... .... .... .... ... . . .. ... ... ..... . ... ..... ... .... .. . ...... . .... .... ..... .... . ...... ..... .. . ... .. . ... . .... ... . xxxp.. ... .... . . .... . .. . ... . . .. . ...... . ... . .. ...... ..... .aaaeeeeee... .deeeeee... . . ... ... ... ..... ..eeeee. ... ...La niveleuse est un des engins de chantiers les plus difficile à manœuvrer lors des opérations de profilage... . ... ...... ... . .. .... .. .. . ...... ... .... . .. . ......... .. . . . . .oo... . ... .... . .. . .... .... . .... . ... .. . .. .. ... . aaa... . ... ... . .. ... ...... .... ..... . ... .. .... .. ... .. .... ...... . 4.2 Les compacteurs . .. ... . .. .. ... ...... .. ... ..... ...... .... .sols... ... .. ..... ... .... ... .. ... .. .... ... .’.. ... ... .. .. ..... .. ........ .... .... ..... ... .. .. ... .. .. ... ..... ... ... . .. ... .. .... ... .... .... .. .... .... ... ... .. ... ..... .. La compaction par chocs.... .. ...... . ... .... ... .. .. .. ... . .. .. .. .... ... .. .. .. ... .... ... .... ... . .. . .. ... .. .... ...... .. ..aa... .. ... .. . .. . . .. .... ... La compaction par vibration. . .. . ... .. . .. ...... .. . ..... ... . .. ... .. ..... .. .. .. ..... . ... ... .. . .. . . . ... . .. . .... . ... . ... . .. .. . .. . ... . . ... ... . . ...... ... .. . . . ... ..... . eeeee ee... ... . .... .... . eeeuu... . ... .. .. ... .... .... .... ... .... .. .. ... .. . ... .... .... .. .. .... ... ..... . ... .. .. ... ..... .. La compaction par roulage. ... . . ....... . ... .. .... .. ... . .... . .. .. .. . ... . . . ... .... . .... . .. . ...... .. .... ..... ... ... .... ..... .... .. .. ..... .. ... ... ... ..... . ... .. .... . .. . . ..... ... . .. . .... . .. . .. . . . . ... .. . ... . ... . .. ... . ... . . .. . ... .. . ... .... . .. .. ... .... . . . . . ... . .... ... . ... .. ... . .... .. . . .. . .... .... .... . ... ..... . .. .. .. . .. . ... .... . . . ... ..... ..... .. ... .. .. ... ..... ... .... .... ........ .. ... .. . ... . . .. .... ... ..... .... ..rrrrr . ... ... 4.2.1 Compacteurs Pneumatique 4.2.2 Compacteurs cylindriques (sur rouleaux lisses en acier) Les compacteurs sur rouleaux lisses en acier sont des engins assez faciles à opérer. Très mobiles ils sont utilisés pour des sols argileux sableux, les graves fines et moyennes Tout lui est autorisé (terrassement, couche forme, chaussée,
  7. 7. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 6 enrobé…) mais moins efficace que les vibrants Vitesse maxi 6 km/h Vitesse moyenne de travail entre 3.5 et 5 km/h 4.2.3 Compacteur à pied moutons (Cylindre à pieds dameurs) Le cylindre à pieds dameurs comporte à la surface un grand nombre de segments en acier de forme tronconique dont le profil est étudié pour cisailler le sol par pénétration et pour que ces segments puissent se dégager en remontant sans arracher le sol. Il est très important que le sol à compacter ne colmate pas les segments, faute de quoi, le rouleau serait transformé en cylindre lisse. Ces engins sont biens adaptés sur le sol fins plastiques (surtout n’est pas conçu pour travailler sur les sables propres) et donnent de bons résultats avec une vitesse de travail de l'ordre de 10 à 12 km/h. Précision que ces engins qui possèdent une puissance très élevée sont souvent équipés d'une lame de bouteur. On distingue deux types de compacteurs à pieds dameurs: -Les compacteurs vibrant à pieds dameurs classés selon les mêmes critères que les compacteurs vibrant à cylindres lisses. -Les compacteurs statiques à pieds dameurs avec deux classes selon la charge statique moyenne par unité de longueur du cylindre: . 5 Engin divers Cette brève description des engins de terrassement ne serait pas complète si on omettait autres engins dont leurs rôles sont souvent primordiaux on site quelques engins comme suit : 5.1 Les chargeuses Tout comme les pelles hydrauliques, les chargeuses servent lors du remplissage des bennes des camions le plus souvent avec des matériaux granulaires de remblai comme la pierre concassée tirée des carrières ou encore le sable et gravier extrait des bancs d’emprunt. Compte tenu de leur morphologie et leur faible rendement, les chargeuses sont peu utilisées comme engins d’excavation. Les chargeuses sont disponibles sur roues (pneus) ou sur chenilles. Les chargeuses sur roues récentes sont constituées de deux parties articulées autour d’un pivot et leurs roues sont fixes. Les chargeuses sur roues sont de loin plus performantes (130 à 150%) que les chargeuses sur chenilles.
  8. 8. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 7 5.2 Les camions Il existe deux catégories de camions, les camions pour la circulation en réseau routier normal qui possèdent 6, 10 ou 12 roues et les camions hors routes « off road » dont les dimensions et leur poids ne leur permettent pas de circuler sur les chemins publics. On retrouve les camions hors routes surtout pour l’exploitation de carrières ou de mines. Les camions 6, 10 ou 12 roues sont fréquemment utilisés sur les chantiers de terrassement. Les camions ont une seule fonction lors des opérations de terrassement, transporter les matériaux de déblai ou de remblais. La production des camions est tribu taire des conditions de chantier, de la grandeur de leur benne, de leur capacité de chargement, des temps fixes, de leur vitesse et des distances à parcourir. Les temps fixes comprennent la durée prévue pour les virages, les accélérations, le déchargement et la mise en place sous la pelle ou la chargeuse pour chacun des cycles du camion. Les temps fixes peuvent s’estimer à l’aide du tableau suivant 5.3 Le tombereau (Dumpers) Le tombereau destiné à transporter un matériau en vrac : terre, paille, fumier, gravats. Sa particularité est que la caisse peut basculer vers l'arrière ou l’avant pour vider le chargement. De là vient le nom, du verbe tomber, au sens ancien de basculer. Le modèle le plus simple est la brouette. On trouve aussi de petits engins, parfois nommés « basculeurs », que l'on rencontre sur les chantiers urbains, en raison de leur petite taille et de leur maniabilité. Leur charge utile varie de quelques centaines de kilogrammes à plusieurs tonnes. Certains d'entre eux sont réversibles, avec un poste de conduite pivotant, ce qui permet de faciliter les manœuvres. 5.4 L’arroseur Utiliser pour humidifier les matériaux mis en remblai par l’arrosage de l’eau 5.5 Matériels divers Compresseur, groupe électrogènes…etc.
  9. 9. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 8 6 Les règles de compactage 7 Contrôle de compactage Le contrôle de compactage est effectué par un laboratoire (de l'entreprise) et vérifier par un laboratoire agréé désigné par le maitre de l’ouvrage, ce contrôle est faite systématiquement après chaque mise en œuvre d’une couche de remblai, ce contrôle est fait à priori et à posteriori par des essais qui sont : Essai PROCTOR modifié sur les matériaux de remblai. . Mesure de la teneur en eau . Mesure de la compacité 7.1 Choix de l'engin de compactage : .... .......... ........ ... . .... ....................... ...... ....... .... ... . Type de sol. Equivalent de sable. Type de compacteur. ........... ............ ..... . ....... . ..... . ............... ....... ..... . .............. .... .... .... ........... ....... . ........ .. ....... ..... ....... ... .. ..... ..... .... ...... . ........... . ................... ... ....... ... .... ...... ... ... ..... .... ................ ..... ....... . ....... ..... .... ...... . ....... . ........... . ... ... . ............... ... . ..................... ... ...
  10. 10. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 9 7.2 Mesure de compacité Le mesure de compactage s’effectue par plusieurs types d’appareils dont on site les plus utilisé : 7.2.1 Densitomètre à membrane Le densitomètre permet la mesure de la masse volumique des sols in situ, la comparaison avec celle de l’essai Proctor (densité optimale), nous donne la compacité, exprimé en pourcentage (exemple 95%) Mode opératoire du densitomètre à membrane . Vérifier que le densitomètre est plein d’eau. . Choisir une surface plane du sol et fixer le densitomètre à l’aide des clous prévus à cet effet. . Séparer le densitomètre de sa base carrée. . Enlever la plaque circulaire de protection. . Remonter le densimètre sur sa base carrée, pousser modérément sur les poignets : Noter le volume V0. . Tirer sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. . Séparer de nouveau le densimètre de sa base carrée et le déposer quelque part (Attention à ne pas perforer la membrane). . Creuser un trou d’environ 500 cm3 dans le cercle central et recueillir le matériau dans un bac pour le peser : masse m. Densitomètre . Remonter le densimètre sur sa base carrée et pousser de nouveau sur les poignets : Noter le volume V1. . Tirer de nouveau sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. . Détacher l’appareil du sol, le nettoyer et le ranger. . Enlèvement de la plaque de protection Calcul : La masse volumique du sol est donnée par :
  11. 11. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 10 7.2.2 Essai TROXLER (gamme densimètre) C'est un appareil radioactif, il mesure la compacité sur place, contraient au densitomètre à membrane. Le TOXLER nous donne même capacité des couches en profondeur pas que des couches de surface, il mesure en deux parties. - rétro diffusion pour les couches inférieures à 30 cm. - Transmission directe : pour les couches de 30 cm. . L'essai consiste à contrôler les compacités des couches mises en œuvres et du sol support après introduction d'une densité sèche maximale de l'essai PROCTOR modifié, le TROXLER nous détermine : la densité sèche et humide, la teneur en eau, la compacité de............... .... .... . -Principe de l'essai : Ce contrôle se fait en plusieurs endroits (points) de la couche mise en œuvre tout le long de la chaussée. Avant l'effectuer les mesures on procède au préalable à un étalonnage sur une plateforme en introduisant la correction nécessaire calculée par la formule suivante : . K = w étuve - w sonde / w sonde +100. . Avec :. . W étuve............... .. . .... ...... ...... . ...... . . W sonde......... ..... .. .. .... ......... ..... ... ..
  12. 12. Chapitre 4 : Les terrassements Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 11 . . 7.2.3 E) Essai de plaque : Définition et but de l'essai L'essai consiste à mesurer le déplacement vertical d'un point de la surface du sol situé à l'aplomb du centre de gravité d'un plaque rigide chargée cet essai est destinée au contrôle de compactage. Principe de l'essai : En un point choisi du sol à contrôler, on procède à l'enfoncement d'une plaque suivante deux cycles de chargements. Appareillage : • Une plaque rigide circulaire de 0,30 m, 0,45m, 0,60 de diamètre. • Un engin de 12 tonne (camion en général) permettant de réaliser la réaction nécessaire. • Un vérin hydraulique qui doit être d'une puissance suffisante pour pouvoir développer la force nécessaire, équipe d'un manomètre. • Des compacteurs d'une pression de 1/100 • Une poutre triangulaire sur trois appuis légers mais rigides et indéformables. Mode opératoire : 1. Aplanir l'emplacement sur lequel la plaque doit venir s'appuyer et débarrasser les parties meubles. 2. Parfaire le triangle les appuis de triangle doit être suffisamment éloignés de la plaque et des appuis de la charge de réaction de réaction pour échapper aux mouvements du sol qui se produisent pendant l'essai. 3. Enfoncer la plaque suivant deux cycles de chargement. 4. Mesure l'enfoncement correspondant à chaque ou décharge. 5. Calculer les modules de déformation EV1, EV2 et le coefficient de compactable.

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