terrassement - construire un ouvrage en terre

Toute reproduction san

Terrasseme

Construire u

nt

n ouvrage en terrepar Guy RAOUL

Ingénieur de l’École spéciale des travaux publicsAncien Directeur de GTM Construction

e vocable terrassement est appréhendé encore parfois, d’une façonréductrice ; il est alors perçu uniquement comme une tâche réalisée avec

des engins, incluse dans le processus de construction d’ouvrages de génie civilou de bâtiments.

Il n’est donc pas inutile de clarifier ce que représente ce terme qui est un peuflou dans les esprits.

Le terrassement ne se limite pas à une simple phase d’exécution ; sa finalité,c’est la construction d’ouvrages en terre, réalisés suivant des prescriptions dequalité rigoureuses pour assurer les fonctions requises.

Il recouvre les concepts suivants :— une activité importante de la construction, majeure en matière d’infrastruc-

tures de transport. Dans ce domaine, le terrassement met en jeu les éléments lesplus déterminants de l’optimisation économique du projet, au stade de laconception et des études comme au stade de la réalisation ;

— une technique de réalisation d’opérations composites et interdépendantesqui est fondée sur une expérience approfondie acquise sur le terrain. Ces opéra-

1. Le terrassement, une activité ............................................................... C 5 350 — 2

2. Le terrassement, une technique .......................................................... — 32.1 Les paramètres intervenant dans le terrassement d’un ouvrage............ — 32.2 Les nouveaux enjeux................................................................................... — 4

3. Le terrassement, un métier ................................................................... — 5

4. Découpage de la rubrique Terrassement ........................................... — 6

L

s autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite.© Techniques de l’Ingénieur C 5 350 − 1

tions nécessitent la mise en œuvre de méthodes spécifiques et des moyensadaptés, réclamant une approche scientifique et une technologie avancée ;

— un authentique métier requérant une haute technicité et une grandeaptitude à gérer de nombreux aléas.

Le présent article introductif a pour objet de décrire dans les grandes lignesces concepts du terrassement, auxquels se référeront les articles de cetterubrique.

TERRASSEMENT _______

TC 5 350 − 2

1. Le terraune acti

Les opérations de tetion de la plupart des gamme de la taille des tiers élémentaires de fotiers d’infrastructures ede la rubrique sont con

L’activité du terrassemges suivants :

■ les ouvrages en terrconstruction d’ouvrageparticulièrement :

— les fouilles de gran— les fouilles et les

centrales thermiques et— les remblais techn

aux ouvrages d’art,— les plate-formes lo

■ les ouvrages en terreouvrages construits (fig

● les ouvrages en ter

❒ Aménagements hy— Barrages en terre — Canaux à grand ga— Dérivations de fleu— Digues en sites flu❒ Aménagements po— Digues de protecti— Terre-pleins des am❒ Aménagements aé— Pistes d’aérodrom— Plate-formes logis❒ Infrastructures de t— Autoroutes— Routes à fort trafic— Lignes ferroviaires● les ouvrages de dim

— Barrages BCR (Bét— Retenues collinair— Bassins d’orage, b— Infrastructures et d— Endiguements et d— Aménagements d● les ouvrages liés à

— Aménagements p— Remises en état en— Centres d’enfouiss

2. Le terraune tech

L’opération de terramoyens appropriés, classique :

— l’excavation ou l’edéblai, d’un emprunt ou

— le transport des m

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ssement, vité

rrassement interviennent dans la construc-ouvrages de génie civil ou de bâtiment. Lachantiers est très étendue, depuis des chan-uilles de bâtiments jusqu’aux grands chan-t d’aménagement du territoire. Les exposéssacrés essentiellement ces derniers.

ent considérée concerne les types d’ouvra-

e qui sont incorporés dans le processus des de génie civil ou de grands bâtiments, plus

ds bâtiments et de bâtiments industriels,assises d’ouvrages de génie civil : barrages, nucléaires, stations d’épuration,iques contigus aux ouvrages de génie civil et

gistiques et industrielles ;

qui constituent l’activité prépondérante desures 1 à 7) :re de grandes dimensions :

drauliques et hydro-électriqueset en enrochements de grande hauteurbaritves ou de grandes rivièresviaux.rtuaireson et d’enclôture

énagementsroportuairesestiquesransport

à grande vitesse ;ensions moyennes :

on compacté au rouleau)esassins de retenue

Figure 1 – Barrage de Grand-Maison (en cours de construction) (Photothèque GTM Construction/J.-P. Mirabel)

oute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite.© Techniques de l’Ingénieur

éviations routièresérivations de petites rivières

ivers ;l’environnement :

aysagersvironnementales de carrièresement technique.

ssement, nique

ssement consiste à manipuler, avec desdes matériaux selon une cinématique

xtraction des matériaux d’une fouille, d’un carrière ;

atériaux à pied d’œuvre ;

Figure 2 – A43 Autoroute de la vallée de Maurienne (Photothèque Razel)

Figure 3 – RN106 2×2 voies Ales Boucoiran (Photothèque Razel)

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— la mise en œuvre des matériaux, soitremblai,le mouvement des terres économique étan

La simplicité de ces opérations n’est qu’

En effet, les déblais, les remblais, ceconstituent autant d’ouvrages en terre unide l’ouvrage. Leur réalisation nécessite leexigeantes notamment en matière de prment, de stabilité, de portance et de péren

De surcroît, de nombreux paramètres tions d’exécution de ces opérations ; leur ple stade des études, réclament une technic

2.1 Les paramètres intervedans le terrassement d

■ La diversité des ouvrages

Le terrassement participe à toutes naturepour nombre d’entre elles l’activité prépon

La fonction de l’ouvrage nécessitera, suides caractéristiques bien différentes des mliser l’ouvrage en terre, selon qu’il s’agissguement (étanchéité de noyaux, caractèreou d’une route (portance pérenne des assi

L’adaptation au site de l’ouvrage exigerents sujets : stabilité, qualité de l’assise, msuperficiels (par exemple zones inondable

La diversité des ouvrages se traduit austrès différentes du mouvement des terres

— grande masse, grande hauteur (barra— linéarité (infrastructures de transport

■ Les matériaux rencontrés

La gamme des matériaux rencontrés suétendue et se caractérise par une forte varidans leur comportement qui est notammeen eau.

La sensibilité à l’eau de la plupart des matraintes fondamentales que le terrassier do

La gamme des matériaux comporte esssuivantes : les sols fins, les sols graveleuxmatières organiques, les matériaux rocheêtre évolutifs. Le projet peut également csous-produits industriels.

Figure 4 – Ligne TGV Méditerranée dans lade construction) (Photothèque GTM Constructio

_______________________________________________________________________________ TERRASSEMENT

mis en dépôt, soit mis en

t recherché.

apparente.

rtains dépôts aménagéstaires formant l’ensemble respect de prescriptionsécision de dimensionne-nité.

complexifient les condi-rise en compte, et ce dèsité élevée.

nant ’un ouvrage

s d’ouvrages et constituedérante.

vant le cas, des usages etatériaux destinés à réa-

e par exemple d’un endi- drainant de carapaces...)ses de chaussées).

Drôme (en cours n)

Figure 5 – Port 2000 – Le Havre (en cours de construction) (Photothèque GTM Construction/Patrice Lefebvre)

Figure 6 – Aménagement écologique du canal à grand gabarit Rhin-Rhône, Bief de Niffer (Photothèque GTM Construction)


ra la résolution de diffé-aîtrise des écoulements

s).

si par des configurations:ges...) ;...).

r le site du projet est trèsabilité dans leur nature etnt fonction de leur teneur

tériaux est l’une des con-it gérer.

entiellement les familles, les sols renfermant desux dont certains peuventomporter l’utilisation de

La présence de sols compressibles doit faire l’objet d’étudesparticulières et de techniques appropriées de réalisation de remblais(par phases notamment) qui feront l’objet d’articles spécifiquesdans cette rubrique Terrassement.

La nécessité d’une classification rigoureuse des matériaux s’estimposée. C’est l’un des objets du Guide technique Réalisations desremblais et des couches de forme (GTR) sur lequel nousreviendrons.

Figure 7 – Centre d’enfouissement technique de Bellegarde (Photothèque GTM Construction/Philippe Giroud, Presse du Sud)


TC 5 350 − 4

■ Les conditions clima

Les conditions climatdes sols, particulièremesur la traficabilité des mment, de diminution d’seuils de pluviométrie, lconditions économiqueimpossible d’opérer le riaux dans les normes re

Les événements méconvient pourtant de gé

— au stade du projetblissant une prévision r

— au stade de la réalou adapter la programm

■ La présence de l’eau

Les matériaux sont sesitu peut également inflsement. L’hydrogéologi

La technique du terrment de nappes par dedes tranchées drainante

Le terrassement dansde certains projets. Cito

— le terrassement enfleuves ou de rivières ouavec une utilisation poss

— l’extraction des mune gestion de stocks p

— le curage de matéen dépôt dans des condvent la confection de ca

Les terrassements soportées variables ou dede l’activité des dragag

■ Les contraintes envir

Les contraintes enviroréalisation. Citons nota

— les contraintes detemps de travail ;

— la proximité de tir

À noter en conclusiodre en compte ont généque opération élémentaœuvre. Ces influences pfacilite pas la tâche.

2.2 Les nouvea

Les nouveaux enjeuxde l’activité du terrasseen matériaux du site.

■ La qualité des ouvra

Une tendance forte réutilisation maximale faire des besoins en replus en plus élevées.

Cette évolution est fmettant – sur la base d’des des matériaux extrade leur mise en œuvretraitement.

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tiques

iques ont une influence importante sur l’étatnt des sols fins. La pluviosité agit rapidementatériaux (phénomènes de résistance au roule-adhérence, glissements). Au-delà de certainses matériaux ne sont plus traficables dans dess acceptables voire en sécurité. Il devientterrassement et la mise en œuvre des maté-quises, nécessitant alors l’arrêt du chantier.

téorologiques sont par nature aléatoires. Ilrer au mieux ces aléas : et de la programmation des travaux, en éta-éaliste du potentiel de jours de travail ;isation, en étant réactif pour pouvoir modifieration et les moyens mobilisés le cas échéant.

nsibles aux pluies mais leur teneur en eau inuer sur les conditions d’exécution du terras-e fait partie de notre listing de paramètres.

assement peut impliquer parfois le rabatte-s techniques diverses (le plus couramments).

l’eau fait également partie des possibilitésns notamment : site fluvial dans le cadre de dérivations de de la réalisation ou du recalibrage de canauxible des matériaux en endiguement ;atériaux dans des gravières qui nécessiteermettant l’essorage des matériaux ;riaux fins ou organiques qui seront à mettreitions difficiles spécifiques nécessitant sou-siers pour déposer les matériaux.

nt réalisés au moyen de draglines ayant des pelles hydrauliques. Ils se situent à la lisièrees.

onnementales

nnementales sont fréquentes au stade de lamment : nuisance au bruit, imposant la limitation du

s à l’explosif vis-à-vis de riverains.

n de cette analyse que ces éléments à pren-ralement des influences différentes sur cha-ire du cycle : excavation, transport, mise en

Le domaine des infrastructures en est le meilleur exemple. L’utili-sation des matériaux en remblais comporte :

— les corps de remblais ;

— les remblais de dispositions constructives : assises drainantes,massifs drainants, masques, substitutions de purges... ;

— les couronnements de remblais terminés par des parties supé-rieures des terrassements (PST) ;

— les couches de forme qui participent à la structure des chaussées.

À noter que les remblais de grande hauteur sont des ouvragesexceptionnels requérant une méthodologie particulière.

■ Les traitements aux liants hydrauliques

Afin de transformer le matériau du site pour lui donner des aptitu-des qu’il n’a pas à l’état naturel (notamment des caractéristiquesmécaniques plus élevées) se sont développées à l’échelle industrielledes techniques de traitements aux liants hydrauliques (chaux, ciments,liants routiers). Dans le domaine des infrastructures, ces techniquesmodernes permettent non seulement d’abaisser les teneurs en eautrop élevées mais surtout de produire à grande cadence des matériauxaptes à constituer des couches « nobles » supports de chaussées : desPST, des couches de forme, voire des couches de fondation.

L’étude préalable de traitement permettra d’utiliser une majoritédes matériaux du site y compris des sols fins argileux, ce qui n’étaitpas imaginable il y a encore quelques années.

Ces techniques ont un impact économique important ; elles per-mettent de réduire l’épaisseur des couches de chaussées et par voiede conséquence les apports – onéreux et souvent préjudiciables àl’environnement – en matériaux de provenance extérieure au sitedont elles sont constituées.

3. Le terrassement, un métier

Le terrassement fait partie des métiers principaux de la construc-tion avec ceux du génie civil et du bâtiment.

Le métier du terrassement regroupe les savoir-faire et les compé-tences que requièrent le projet et la réalisation des ouvrages enterre dans des conditions optimisées.

La construction d’un ouvrage en terre est une opération compositequi réclame, nous l’avons vu, la gestion de nombreux paramètres et


euvent parfois même se contrarier, ce qui ne

ux enjeux

répondent à un objectif économique majeurment : optimiser l’utilisation des ressources

ges en remblais

de l’évolution des projets consiste dans lades matériaux extraits sur le site pour satis-mblais aux caractéristiques mécaniques de

avorisée par l’application de méthodes per-études géotechniques – d’évaluer les aptitu-its et d’améliorer leurs performances en vue

: tri et sélection, remaniement, élaboration,

contraintes et nécessite l’application de méthodes et de techniquesadaptées au projet et à toutes natures de matériaux rencontrés.

Le métier est caractérisé par :

— la gestion d’aléas et la maîtrise des risques : matériaux, clima-tiques, hydrogéologiques ;

— l’utilisation de matériels adaptés à la configuration du site et lafaculté de réagir rapidement à des conditions nouvelles créées parles aléas rencontrés ;

— la recherche de nouvelles technologies : techniques, matériels ;

— l’inscription des ouvrages dans les sites et l’environnement ;

— l’optimisation de l’emploi, la valorisation des ressources enmatériaux du site qui est un enjeu majeur pour l’économie du projetet le développement durable.

C’est une expérience de plusieurs années qui permet d’exercer cemétier avec un professionnalisme de bon niveau. Par essence, l’acti-vité requiert également des capacités à piloter, à coordonner et àprogrammer de grands projets, plus particulièrement ceux quiconcernent des infrastructures linéaires de transport.

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4. Découpage de laTerrassement

La mise en équation de la multiplicité avons décrits dans l’article introductif n’es

Nous avons choisi de traiter la problérement sur les infrastructures de transportpar similitude) car ils mettent en jeu la plu

L’évolution des maté

L’outil fondamental des terrassiers cmatériels constitués en échelons regrouduction, de transport, de mise en d’accompagnement ; l’organisation et lalons de matériels ont une incidence préglobal de réalisation.

Un coup de projecteur sur leur évoluplus en détail dans la sous-rubrique Réa

Progrès notables enregistrés sur les mD’une façon générale, des progrès con

les gammes d’engins de terrassement. sur l’introduction de l’électronique et la qmécaniques. L’introduction de l’électronengins apporte des améliorations d’amaniabilité, d’adaptation de la puissancexemple sur les pelles hydrauliques). Ceduisent par des gains de rendements, deen sécurité du conducteur, ce qui est un diminuent également sensiblement les(entretiens plus espacés, pannes moingrès des matériels se mesurent aussfamilles d’engins aux conditions d’exéctombereau articulé en est une illustrationsentant des difficultés notables de circude fortes rampes.

L’ensemble des progrès réalisés sur lconcourt à l’obtention d’une assurancouvrages construits.

Avancées technologiques innovantesLe terrassement se dote dans les dern

nologies modernes (figures 8 et 9). L’outsûr de plus en plus présent notammentdes, les opérations de topographie, l’éd’engins. L’utilisation du GPS (Global Posbrillant exemple de l’adaptation du métiavancées technologiques. L’association que embarqué à bord des engins et d’unlites permet d’innover sur plusieurs axes

● le guidage des engins, une technoloment à :

— des engins de réglage : les niveleumettant d’améliorer les performances dcision (précision remarquable du centim

— des engins de régalage, comme les— des réglages de talus avec pelles h

conduite permettant de visionner sur unposition relative du godet asservi par rapet de guider ainsi l’engin de façon précis

● le positionnement des engins : en ecations sont à l’étude sur d’autres types dans le but de positionner en temps réeleffectuant leur cycle.

_______________________________________________________________________________ TERRASSEMENT

rassement en matière de projet et de réalisation, en raison notam-ment de la linéarité de ces ouvrages. Cette activité bénéficie de cefait de la recherche la plus approfondie dans le domaine des terras-sements à travers des guides techniques comme celui des Réa-lisations des remblais et des couches de formes déjà citées et leGuide technique Traitements des sols à la chaux et/ou aux liantshydrauliques, tous deux édités en 2000 par le Laboratoire Centraldes Ponts et Chaussées (LCPC) et le Service d’Études Techniques des

riels

’est, bien entendu, lespant les engins de pro-œuvre et les engins performance des éche-pondérante sur le coût

tion avant d’y revenirlisation.

atérielsstants sont réalisés surIls portent notammentualité des composants

ique sur la plupart deside à la conduite, dee au travail requis (pars améliorations se tra- confort et de conduiteprogrès essentiel. Elles coûts de maintenances fréquentes). Les pro-i par l’adaptation desution des chantiers. Le pour les chantiers pré-lation sur les pistes ou

es nouveaux matérielse dans la qualité des

ières années des tech-il informatique est bien dans les phases d’étu-quipement de nombreitioning System) est uner du terrassement auxd’un matériel électroni-e liaison avec des satel-, notamment :gie appliquée actuelle-

ses, les rotogrades per-e rendement et de pré-ètre), bouteurs,ydrauliques : aide à la

Figure 8 – Cabine d’un engin équipé d’un ordinateur embarqué et du guidage GPS (Photothèque GTM Construction/Patrice Lefebvre)

Figure 9 – Rotograde effectuant le réglage d’une couche de forme (Photothèque GTM Construction)


rubrique

de paramètres que noust pas tâche si aisée.

matique plus particuliè-s routiers (ou ferroviairespart des méthodes de ter-

Routes et Autoroutes (SETRA).

La rubrique est découpée en trois sous-rubriques :— une sous-rubrique Matériaux, qui porte sur la connaissance

des matériaux (propriétés naturelles, classification et traitementsdes sols), fondamentale pour l’établissement du projet et laréalisation du chantier dans des conditions optimales ;

— une sous-rubrique Conception du projet qui prend en compteles paramètres listés précédemment, ce qui implique notamment :

• l’identification des matériaux (dossier géotechnique, étudesde prospection de sols) et les analyses ou essais visant à déte-rminer leurs aptitudes au réemploi en remblai et leur sélectionsuivant les qualités requises, plus particulièrement à destinationde couches de structures ayant des caractéristiques mécaniquesplus élevées,

• le cas échéant, des études de traitement aux liants hydrauli-ques,

• les études hydrogéologiques,• l’établissement d’un projet confronté à de nombreuses

contraintes, administratives comme la Loi sur l’eau ou liées àl’acquisition des emprises, à l’environnement ou encore àl’écologie.

écran dans la cabine laport au profil du projet,e ;ffet, de nouvelles appli-d’engins et notamment les engins de transport


TC 5 350 − 6

• l’ordonnancemenle choix économique phie du site, la climacomme les rétablissetif étant de bâtir un mouvement des terre

Cette partie développement dans le rôle et leMaîtrise d’œuvre et de

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t, la planification des tâches – dont découlerades moyens – prenant en compte la topogra-tologie, les contraintes spécifiques du projetments des voies de communication, l’objec-projet d’ensemble optimisé sur la base dus économique.

ra ces éléments en se plaçant successive-s missions de la Maîtrise d’Ouvrage, de lal’Entreprise.

— une sous-rubrique Réalisation, pour laquelle les objectifs, enplus d’assurer la réalisation de l’ouvrage suivant le projet économi-que, sont multiples :

• optimiser les méthodes et les techniques à tous les stades desopérations de terrassement,

• utiliser les échelons d’engins les mieux adaptés,• réagir et s’organiser économiquement si ce projet doit être

modifié à la suite de la découverte des terrains rencontrés àl’exécution.


terrassement - construire un ouvrage en terre

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