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COTITA Centre Est - 30 janvier 2018 - Des sols traités pour de terrassements durables

LIAISON AUTOROUTIÈRE A89-A6

1- BLOC TECHNIQUE EN MTLH

DE LA CULÉE C6 DU VIADUC DU SEMANET

2 - PST TRAITÉE AU LHR

DES BRANCHES DE LA BIFURCATION A89-A6


1 - BLOC TECHNIQUE EN MTLH

DE LA CULÉE C6 DU VIADUC DU SEMANET


PLAN DE SITUTATION GÉNÉRALE DU PROJET


VIADUC DU SEMANET


CONTEXTE GÉOLOGIQUE

Le projet se situe sur le plateau lyonnais dans les anatexites à biotites ou deuxmicas notées M² de la série des Monts du Lyonnais.

De manière générale, on retrouve une faible épaisseur de limons enrecouvrement d’arènes surmontant le substratum granitique d’abord altéré puisfracturé.


MAQUETTE GÉOTECHNIQUE

C1 : Argile sableuse/Limon sableux (Colluvions de pente)

C2 : Arène granitique

C3 alt. : Substratum altéré

C3 : Substratum


BT CULÉE C6 – PROJET INITIAL (MARCHÉ)

Bloc technique (BT) à 3H/2V réalisé :

En matériaux granulaires defourniture extérieure

◦ Dmax < 80 mm présentant unegranulométrie continue

◦ VBS < 0,1

◦ p[80µm] < 12 %

◦ Matériaux non gélifs

En 2 phases pour palierl’interférence avec le talus de lafouillle de la pile P5 :

- phase R4a avec parement sub-vertical à 1H/5V nécessitant unrenforcement du BT par nappes degéotextile

- phase R4b après remblaiement dela fouille de la pile P5

Nappes de géotextile de renfort


BT CULÉE C6 – PROJET OPTIMISÉ (VARIANTE)

Bloc technique (BT) raidi à 1H/1V réalisé :

en matériaux du site traités au LHR

en 1 seule phase

Avantages

réduction de l’emprise au sol du BTinduisant de fait aucune interférenceavec le talus de la fouille de la pileP5

In fine,

suppression des nappes de géotextilede renfort du BT

gain de temps sur l’édification du BTen 1 seule phase (contraintes deplanning)

Talus raidi à 1H/1V vs 3H/2V

réduction de l’emprise au sol du BT

BT et remblaiement de purge en

matériaux du site traités au LHR

Fouille de la pile P5 (hors emprise du BT)


NIVEAU DE PERFORMANCE REQUIS POUR LES MATÉRIAUX DE BT

Les matériaux utilisés en BT entrent directement dans :

le dimensionnement de la culée de l’ouvrage (stabilité externe locale de lafondation),

la justification de la stabilité interne et externe globale au grand glissementdu BT à proprement parlé,

A ce titre, il est donc nécessaire de connaître :

les caractéristiques intrinsèques du MTLH du BT (cohésion c’ et angle defrottement interne ’),

Le module de déformation du MTLH

la contrainte qnet sous le chevêtre, du MTLH du BT, via la pression limitenette équivalente ple* otbenue par des essais pressiomètriques.


NIVEAU DE PERFORMANCE REQUIS POUR LES MATÉRIAUX TRAITÉS DE BT

Niveau de performance 1AMÉLIORATION PAR TRAITEMENT

(Cas général)

Niveau de performance 2STABILISATION PAR TRAITEMENT

(Cas particulier)

Fonction recherchée

pour le matériau

Caractéristiques mécaniques (c’, ’) conformes au

dimensionnement de l’ouvrageModule de déformation si

nécessaire

Caractéristiques mécaniques (c’, ’) conformes au dimensionnement de l’ouvrage

Résistance à l’érosion (interne ou externe) si nécessaire

Absence de gonflement ou de tassement

Étude de traitement

ICBRi > IPI, Gv

IPI minimum

ICBRi > IPI avec mesure de Gv

Rc à 2j - Rc à 14j + 14j immersionCompatibilité physico-chimique si nécessaire

Essai de cisaillement, essai d’érosion si nécessaire

Méthode de traitement préconisée

Traitement en place au pulvimixeur - Mouture 0/40 mmDosage minimal appliqué > 1%

Traitement en place au pulvimixeur ou en centrale - Mouture 0/20 mm

Dosage minimal appliqué > 2% chaux ou 3% liant hydraulique

Critère(s) à contrôler

Objectif de densification q4

Ev2 si nécessaireObjectif de densification q3

Ev2 si nécessaire

Guide Technique IDRRIM 2015 Enseignements tirés du projet TerDOUEST


MATÉRIAUX DU SITE DÉDIÉS À L’ÉDIFICATION DU BT DE LA CULÉE C6

Il s’agit des limons sableux et arènes granitiques sableuses et graveleuses (faciès C1 et C2 de la maquette géotechnique)

de classes B4/B5 au sens du GTR,

reconnues sur des épaisseurs de 2 à 5 mètres au droit du projet,

issues des déblais de l’emprise de la culée C6 et de la plateforme de lançage du viaduc du Sémanet, des pistes d’accès au viaduc, du bassin BM6 et des branches de raccordement à l’A6

mis en stock par couches élémentaires au niveau de l’emprise du BAM 5 en vue d’une homogénéisation


ÉTUDE DE TRAITEMENT AU LHR DES MATÉRIAUX MIS EN STOCK

Réalisée au LV-TS38 (HRB E4 K73 LL21) de l’usine de Montahlieu (Vicat) sur unéchantillon représentatif de chacun des faciès constitué par mélange deplusieurs prélèvements issus du stock

un sable peu argileux B4

un sable très silteux B5

wn

[%]

p[80µm][%]

p[2 mm][%]

VBSDmax

[mm]

10,3 8,6 41,6 0,56 40

wn

[%]

p[80µm][%]

p[2 mm][%]

VBSDmax

[mm]

11,5 19,2 57,5 1,10 50


ÉTUDE DE TRAITEMENT DES MATÉRIAUX MIS EN STOCK À 3% DE LV-TS38

ESSAIS D’APTITUDE AU TRAITEMENT (NF P 94-100 ) COMPATIBILITÉ PHYSICO-CHIMIQUE SOL/LHR

ÉTUDE PROCTOR/IPI/ICBRi 4j

Matériau TraitementRtb

[MPa]

Gv

[%]Aptitude

Sable peu argileux B4 3% LV-TS380,21

(>0,20)0,4

(<5%)Adapté

Sable très silteux B5 3% LV-TS380,24

(>0,20)0,2

(<5%)Adapté

Matériau Traitement IPI[wOPN] ICBRi 4j ICBRi 4j/IPI

Sable peu argileux B4 3% LV-TS3820

(≥ 20)158

7,9(≥1)

Sable très silteux B5 3% LV-TS3827

(≥ 15) 134

4,9(≥1)


ÉTUDE DE TRAITEMENT DES MATÉRIAUX MIS EN STOCK À 3% DE LV-TS38

PERFORMANCES MÉCANIQUES Rc ET E/Rt

MTLH en zone mécanique 4 du diagramme [E; Rt] du GTS

MTLH non gélif (Rtb > 0,25 MPa) à l’apparition du premier gel (BT terminé au18/08/2016)

Matériau Traitement

Compression Traction indirecte

Rc

[MPa]

E[MPa]

Rtb

[MPa]

7 j 14 j 28j 90j 28j 90j

Sable peu argileux B4 3% LV-TS38 1,0 1,2 - - - -

Sable très silteux B5 3% LV-TS38 1,2 1,3 3000 3300 0,24 0,32


ÉTUDE DE TRAITEMENTDES MATÉRIAUX MIS EN STOCK À 3% DE LV-TS38

ESSAI DE CISAILLEMENT CD MONOTOMNE À L’APPAREIL TRIAXIAL DE RÉVOLUTION

Éprouvettes confectionnées suivant un objectif de densification q3 (98,5% x rdOPN)et cisaillées après 28 jours de cure à l’air à 20°C

Matériau TraitementCohésion c’

[KPa]

Angle de frottement ’

[°]

sable peu argileux B4 3% LV-TS38 226 36

Sable très silteux B5 3% LV-TS38 389 28


MÉTHODE DE TRAITEMENT ET DE MISE EN ŒUVRE DES MATÉRIAUX DE BT

PLANCHE D’ESSAI

Définition des modalités de mise en œuvre et de compactage du MTLH en BT àl’appui d’une planche d’essai réalisée à 3,5% de LV-TS38 :

Couches élémentaires foisonnées de 35 cm d’épaisseur pour obtenir in fine30 cm d’épaisseur après compactage

Teneur en eau objectif du MTLH : wOPN à wOPN+2% (forte évaporation)

Compactage à raison de 6 passes de compacteur vibrant à cylindre lisse detype V5 à 3 km/h correspondant à un objectif de densification q3

Validation de la planche d’essai, à 28 jours de cure par :

des essais de module de déformation Ev2 sous chargement statique à laplaque

Ev2 Objectif = 80 Mpa

des mesures de déflexions d engendrées par un camion chargé à 13 tonnes

d Objectif = 120/100e mm



MÉTHODE DE TRAITEMENT

Traitement des matériaux au stock sur 0,45 m d’épaisseur au dosage del’étude

Reprise sur stock à la pelle sur 0,40 mètre d’épaisseur pour assurer unrecouvrement de passe de traitement de la couche suivante

Approvisionnement d’une couche élémentaire sur BT (stock situé à proximitéimmédiate du BT)

Mise en œuvre suivant la méthode excédentaire et compactage des matériauxsuivant les modalités définies lors de la planche d’essai validée



SUJÉTIONS D’EXÉCUTION LIÉES AU MTLH

Lors d’une journée de travail

o Approvisionnement de la couche suivante à la fin du compactage de la coucheprécédente

o En fin de poste de travail, humidification de la dernière couche à la queue decarpe pour maintien de l’état hydrique (suivant conditions météorologiques)

A la reprise le lendemain matin

o Vérification visuelle de l’état de surface avant approvisionnement d’unenouvelle couche élémentaire.

Si dessication et retrait trop important, élimination de l’épaisseursuperficielle « dégradée » à la niveleuse ou au bouteur

o Scarification de la couche pour un bon accrochage avec la couche suivante

o Réalisation d’un enduit de cure et de protection de la circulation au niveau fini


CRITÈRES À CONTROLER POUR ÉVALUER LES PERFORMANCES IN SITU

EN COURS D’ÉDIFICATION DU BT (SUIVI DE CHANTIER)

(*) dernière couche mise en œuvre le jeudi avec essais le lundi matin avant à lareprise

Fréquence Essais Objectif

Toute hauteur

Gammadensimètre

Densification q3

( ≥ 98,5% rdOPN)

Qualité compactage Q/S < 0,050

Suivi traitement3% LV-TS38

10%≤w%≤ 14,2%

2/semaine IPI/ICBRi 4jIPI ≥ 15

ICBRi/IPI ≥ 1

1er mètremi hauteur

Module Ev2 à 3j (*) 80 MPa

Déflexion d à 3j (*) 120/100e mm

Niveau finiModule Ev2 à 3j (*) 100 MPa

Déflexion d à 3j (*) 80/100e mm




Vérification de l’effectivité de la prise hydraulique

Évolution de la « rigidité » du MTLH entre la fin de journée de mise enœuvre et de traitement (MTLH « frais ») et après 3 jours de cureconsécutifs à la pause du week-end (essais avant la reprise le lundimatin) :

Module Ev2moy : x 3,6

Déflexion dmoy : 11,6




Conformité avec l’étude de traitement à 3% de LV-TS38

Etb28j=3000 MPa et Rtb28j =0,24 MPa

Essais de traction indirecte

Ecrasement entre 19 et 34 jours de cure de 5 éprouvettes de MTLH issu duchantier et confectionnées dans des moules Proctor suivant une énergieProctor normal

Etb moy8j=4900 MPa et Rtb28j =0,26 MPa



EN FIN D’ÉDIFICATION DU BT (PRISE HYDRAULIQUE EFFECTIVE TOUTE HAUTEURDU BT)

Conformité avec l’étude de traitement à 3% de LV-TS38

Rc14j = 1,2 /1,3 MPa

Essais de compression simple : Réalisation d’un sondage carotté avecprélèvements de 4 échantillons intacts à différentes profondeurs du BT etécrasements à environ 180 jours de cure

Rc180j moy = 3,11 MPa



EN FIN D’ÉDIFICATION DU BT (PRISE HYDRAULIQUE EFFECTIVE TOUTE HAUTEURDU BT)

Conformité avec les hypothèses de calcul de stabilité externe locale de lafondation de la culée C6 :

pl* = 1,5 MPa

EM = 15 MPa

Essais pressiomètriques : Réalisation de 2 sondages destructifs au droit duBT avec essais pressiomètriques tous les mètres

pl* moy > 4,83 MPa écart type = 0,06 MPa

EM moy= 132 MPa écart type = 31 MPa

Les essais pressiomètriques attestent de la bonne homogénéité dutraitement et du compactage sur toute la hauteur du bloc technique(Cf. Écart type ).


QUELQUES PHOTOS DU CHANTIER


2 – PST TRAITÉE AU LHR

DES BRANCHES DE LA BIFURCATION A89-A6


BRANCHES 1 À 4 DE LA BIFURCATION A89-A6


ADAPTATIONS STRUCTURELLES COUPLE PST/CdF

PROFILS EN TRAVERS TYPE DU MARCHÉ

PF2qs (Ev2 ≥ 100 MPa)

0,50m (1) CdF

0,60m (2) GNT 0/63

AR Ev2 LT≥ 50 MPa

0,30m PST traitée

CaO

(1) Branches 1 et 4(2) Branches 2 et 3

ADAPTATIONS STRUCTURELLES

PF2qs (Ev2 ≥ 100 MPa)

0,30m CdF

GNT 0/63

AR Ev2 LT≥ 80 MPa

0,40m PST traitée

4% LHR

Avantages :

Amélioration des conditions decirculation en période pluvieuse ethivernale

Diminution des volumes de déblai

Sécurisation du planning (moins depurges et de reprise de PST et CdF,travail possible en cas de pluiemodérée)


NIVEAU DE PERFORMANCE REQUIS POUR LES MATÉRIAUX TRAITÉS DE PST

Niveau de performance 1AMÉLIORATION DES ÉTATS

HYDRIQUES PAR TRAITEMENT(Cas général)

Niveau de performance 2STABILISATION DURABLE PAR TRAITEMENT

(Cas particulier)

Objectif AR1 AR2

Fonction recherchée du matériau

Amélioration de la traficabilité(PST3 maximum)

Stabilisation des matériauxvis-a-vis de la portance (PST4)

Étude de traitement

IPIICBRi > IPI avec mesure de Gv

Essai pH pour la chauxEssai d’aptitude au traitement si nécessaire (Gv)

Méthode de traitement préconisée

Traitement en place(charrue ou autre)

Traitement en place au pulvimixeurMouture de l’ordre de 0/40 mm

Dosage minimal appliqué > 1% pour prendre en compte la précision de l’épandage

Critère(s) à contrôler

Objectif de densification ≥ q4

Ev2

Objectif de densification ≥ q4

Ev2 représentatif du long terme

Guide Technique IDRRIM 2015 Enseignements tirés du projet TerDOUEST


MATÉRIAUX DE PST DES BRANCHES DE LA BIFURCATION A89-A6

Il s’agit d’arènes granitiques sablo-argileuses (faciès C2 de la maquette géotechnique)

de classes B4/B5 au sens du GTR,

reconnues sur des épaisseurs de 2 à 5 mètres au droit du projet,

soit en place au droit des fond des déblais,

soit issues des déblais des bassins BM3, BM5, BM6 et BM7 et rapportées pour les PST de remblais


ÉTUDE DE TRAITEMENT DES MATÉRIAUX DE PST

Réalisée au LV-TS38 (HRB E4 K73 LL21) de l’usine de Montahlieu (Vicat) sur unéchantillon représentatif de sable argileux B4/B5 constitué par mélange deplusieurs prélèvements issus de l’approvisionnement en PST de remblai

wn

[%]

p[80µm][%]

p[2 mm][%]

VBSDmax

[mm]

9,5 15,2 63,0 0,70 40



ESSAIS D’APTITUDE AU TRAITEMENT (NF P 94-100 ) COMPATIBILITÉ PHYSICO-CHIMIQUE SOL/LHR

Matériau TraitementEtb moy

[MPa]

Rtb moy

[MPa]

Gv

[%]Aptitude

Sable argileux B4/B5 4% LV-TS38 47000,39

(>0,20)0,5

(<5%)Adapté



ÉTUDE PROCTOR/IPI/ICBRi 4j

Évolution des IPI et ICBRi 4J en fonction de teneur en eau finale wf (aprèstraitement), pour chacun des points Proctor mélange à 4% de LV-TS38

Plage de teneur en eau finale wf% pour laquelle les deux critères IPI ≥ 18 etICBRi 4j/IPI ≥ 1 sont satisfaits :

8,1% ≤ wf ≤ 11,2 (MTLH dans un état hydrique sec/moyen)

Néanmoins, pour assurer une hydratation optimale du LHR, l’objectif de teneuren eau finale du MTLH est le suivant :

wOPN=10% ≤ wf ≤ wOPN+2%=12% (MTLH dans un état hydrique moyen/humide)

Teneur en eau finale wf [%]

8,110,0

(=wOPN)11,8 13,6

IPI [%] 44 32 10 2

IPIObjectif [%]Sols B5 IPI ≥ 18Sols B4 IPI ≥ 24

ICBRi 4j [%] 101 100 48 56

ICBRi 4j / IPI 2,3 (≥1) 3,1 (≥1) 4,8 (≥1) 28 (≥1)

GL [%] 0,06 0,07 0,07 0,07


MÉTHODE DE TRAITEMENT ET DE MISE EN ŒUVRE DES MATÉRIAUX

PLANCHE D’ESSAI AU DROIT DE LA BRANCHE 4

Définition des modalités de mise en œuvre et de compactage du MTLH en PSTde remblai à l’appui d’une planche d’essai de traitement en place sur 0,40 mètred’épaisseur et réalisée à 4% de LV-TS38 :

Préréglage à +3 cm au dessus de la cote arase terrassement afin d’assurerune recoupe du matériau après compactage

Teneur en eau objectif du MTLH : wOPN à wOPN+2% (forte évaporation)

Compactage à raison de 12 passes de compacteur vibrant à cylindre lissede type V5 à 2 km/h permettant de satisfaire à un objectif de densification

de 97% de rdOPN (CCTP)

Validation de la planche d’essai par des essais de module de déformation Ev2

sous chargement statique à la plaque et des mesures de déflexions d engendréespar un camion chargé à 13 tonnes à 7 jours de cure

Nombre Min Max Moy Écart type Objectif

Ev2 [MPa] 11 80 214 146 43 80 MPa

d [1/100e mm] 6 2/100e 48/100e 17/100e 14,6/100e 70/100e


MÉTHODE DE TRAITEMENT ET DE MISE EN ŒUVRE DES MATÉRIAUX

PLANCHE DE RÉFÉRENCE AU DROIT DE LA BRANCHE 4

Mise en application sur une grande longueur (phase de production) desmodalités de mise en œuvre et de compactage définies à l’issu de la planched’essai de traitement en place.

Validation des consignes définies à l’issu de la planche d’essai permettant desatisfaire aux exigences du CCTP et de la FDM, au moyen :

de contrôles de densité au gammadensimètre,

d’essais de module de déformation Ev2 sous chargement statique à la plaqueet des mesures de déflexions d engendrées par un camion chargé à 13 tonnesà 7 jours de cure

Nombre Min Max Moy Écart type Objectif

Compacité [%] 22 98,1 106,7 102,3 - 97% x rdOPN

Ev2 [MPa] 12 80 > 250 > 166 56 80 MPa

d [1/100e mm] 6 8/100e 28/100e 19/100e 7,9/100e 70/100e



EN COURS DE RÉALISATION DES PST (SUIVI DE CHANTIER)

Essais Objectif Min Max Moy

Gammadensimètre

rd ≥ 97% rdOPN 97,2 113,4 102,3

Qualité compactage

Q/S < 0,050 Q/S = 0,026 Q/S = 0,040 Q/S = 0,033

Suivi traitement4% LV-TS38

wOPN≤w%≤ wOPN+2%3,8%

-4,55%

-4,1%

-

Module Ev2 à 7j 80 MPa 80 > 250 > 178

Déflexion d à 7 j 70/100e mm 0/100e 48/100e 11,5/100e



EN COURS DE RÉALISATION DES PST (SUIVI DE CHANTIER)

Conformité avec les essais d’aptitude au traitement à 4% de LV-TS38

Rtb =0,39 MPa (7 jours de cure en immersion à 40°C)

Essais de traction indirecte (fendage)

Ecrasement à 28 et 90 jours de cure d’éprouvettes de MTLH confectionnéesdans des moules Proctor suivant une énergie Proctor normal

MTLH non gélif (Rtb > 0,25 MPa) à l’apparition du premier gel (PST terminéesau 30/08/2017)

liaison autoroutiÈre a89-a6 - cotita.fr€¦ · 2 - pst traitÉe au lhr ... via la pression limite...

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