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École de technologie supérieure Service des enseignements généraux Local B-2500

École de technologie supérieure Service des enseignements généraux Local B-2500 – (514) 396-8938 Site internet : http://www.seg.etsmtl.ca COURS : TRAVAUX DE GÉNIE CIVIL SIGLE : TCH-025 Module 5.0 ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Session : Hiver 2015 Formatrice: Guylaine Chayer guylaine.chayer@claurendeau.qc.ca Rédigé par: Mario Robillard MODULE 5: ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Page 2 TABLE DES MATIÈRES 5.1.0 Principes d’organisation de chantier de terrassement 1.1 Principes et séquences des opérations de terrassement 1.2 Pente de talus 1.3 Foisonnement et masse volumique des sols 1.4 Charge utile 1.5 Calcul des volumes de terrassement 1.6 Calcul des distances de transport Résolution de problèmes 5.2.0 Choix des équipements et méthodes de terrassement 2.1 Méthodes de terrassement et facteurs relatifs à la production 2.2 Les pousseurs 2.3 Les pelles hydrauliques 2.4 Les chargeuses 2.5 Les décapeuses 2.6 Les niveleuses 2.7 Les camions 2.8 Les compacteurs 2.9 Les paveuses Résolution de problèmes 5.3.0 Estimation des coûts de terrassement 3.1 Coûts de l’équipement (possession et fonctionnement) 3.2 Louer ou acheter l’équipement ???? 3.3 Coûts unitaires et choix des équipements EXEMPLE D’APPLICATION SYNTHÈSE 5.4.0 Mini-projet – Étude d’un cas 5.4.1 Présentation des caractéristiques d’un projet de construction routière 5.4.2 Explication du travail à produire par les étudiants 5.4.3 Appui/encadrement par le formateur 5.4.4 Remise du mini-projet MODULE 5: ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Page 3 1.0 PRINCIPES D’ORGANISATION DE CHANTIER DE TERRASSEMENT Le terrassement consiste à modifier la topographie d’un site conformément aux indications pres- crites par des plans et des devis. 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). 1.1 Principes et séquences des opérations de terrassement 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, des sols décapés ou excavés. Le remblai consiste à transporter à partir du site du projet ou de l’extérieur de ce dernier, notamment des bancs d’emprunt, des matériaux conformes à l’usage et aux spécifications prescrites par les plans et devis du projet. D’autres opérations complémentaires au déblai et au remblai peuvent également être con- sidérées lors du terrassement. Le débroussaillage consiste à abattre et à retirer les arbres et les arbustes qui se trouvent sur le site des travaux et pour lesquels il n'est pas prévu de les mettre en valeur. L'abattage des arbres est confié à des équipes de forestiers et la mise en tas des arbustes est habituellement réalisée à l'aide de bouteur (section 2.2). L’essouchement est l’opération qui permet de retirer du sol, les souches des arbres abat- tues. Cette opération peut se faire à l’aide de pousseur si le nombre de souches est impor- tant et leur taille modeste ou encore avec une pelle hydraulique lorsque le nombre de souches est modeste. Lors de l’opération de décapage, on retire la couche de sol orga- nique qui se trouve sur le site des travaux de terrassement. Ce sol organique est soit entas- sé pour servir ultérieurement lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du site des travaux. Le régalage/profilage/compactage consiste à déplacer grossièrement les remblais puis à les compacter en vue d’obtenir la configuration topographique souhaitée. Finalement, l’aménagement final consiste à compléter les aménagements prévus aux plans et devis. L’aménagement final peut inclure la plantation d’arbres et arbustes, le ga- zonnement, du pavage, la construction de réseaux de drainage ou électrique (éclairage) et de la construction de trottoirs et de bordures. Lors de l’opération de décapage, 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 ultérieure- ment lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du site des travaux. Le ré- galage/profilage consiste à déplacer grossièrement les remblais en vue d’obtenir la confi- guration topographique souhaitée. Si on les place en séquence chronologique, les opérations de terrassement se réalisent se- lon l’ordre suivant : 1. Débroussaillage et essouchement 2. Décapage 3. Déblai et transport 4. Transport et remblai 5. Régalage/profilage 6. Compaction 7. Aménagement final MODULE 5: ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Page 4 L’organisation des travaux et le choix des équipements et des méthodes de terrassement s’appuient sur certains principes importants :  Le coût unitaire des travaux de terrassement doit être le plus bas possible;  Le temps requis pour l’exécution du terrassement doit se conformer à celui qui a été programmé et planifié;  Les matériaux de remblai doivent être transportés le plus près possible de leur po- sition finale;  Les méthodes de terrassement retenues doivent être respectueuses de la régle- mentation (environnement, signalisation, horaire établi) en vigueur. Les paramètres qui régissent l’organisation des travaux de terrassement :  Les caractéristiques et la nature du sol de déblai;  Les caractéristiques du site de construction (encombrement, sécurité, exiguïté);  Les volumes de déblai et de remblai en regard de la durée prévue des travaux;  Les ressources disponibles (équipements et main-d’œuvre spécialisée);  Les distances à franchir pour le déblai et le remblai. 1.2 Pente de talus Pour des raisons évidentes de sécurité, les pentes de talus en déblai ou en remblai doivent assurer la stabilité des matériaux. Les pentes de talus varient selon plusieurs paramètres notamment la nature du sol, la granulométrie et de la cohésion de ses particules et l’immersion ou non de l’ouvrage. Les tableaux suivants nous donnent les valeurs les plus couramment utilisées pour les pentes de talus en déblai et en remblai. TABLEAU1 : VALEURS DES PENTES DE TALUS EN DÉBLAI Type de sols Déblai (en terrain naturel) Zone sèche H/V Zone immergée H/V Rocher compact 80º 1/5 80º 1/5 Roc friable 55º 2/3 55º 2/3 Débris rocheux 45º 1/1 40º 5/4 Terre et pierres 45º 1/1 30º 2/1 Terre argileuse 40º 5/4 20º 3/1 Gravier et sable 35º 3/2 30º 2/1 Sable fin 30º 2/1 20º 3/1 1 Adapté de la référence bibliographique #1 MODULE 5: ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Page 5 TABLEAU2 : VALEURS DES PENTES DE TALUS EN REMBLAI Type de sols Remblai Zone sèche H/V Zone immergée H/V Rocher compact 45º 1/1 45º 1/1 Roc friable 45º 1/1 45º 1/1 Débris rocheux 45º 1/1 45º 1/1 Terre et pierres 35º 3/2 30º 2/1 Terre argileuse 35º 3/2 20º 3/1 Gravier et sable 35º 3/2 30º 2/1 Sable fin 30º 2/1 20º 3/1 1.3 Foisonnement et masse volumique des sols La masse volumique des sols et des matériaux est l’expression de la masse par unité de volume. Lors du traitement des données de travaux de terrassement, la masse volumique s’exprime surtout en tonne par mètre cube (t/m³) ou en kilogramme par mètre cube (kg/m³). Pour arriver à charger les équipements d’excavation puis transférer ce chargement dans les équipements de transport, les sols de déblai doivent être extraits de leur position ini- tiale. Cette extraction ne peut se réaliser sans ameublir le sol et y induire des vides. Ainsi, le volume qu’il représentait à leur état d’origine sera augmenté et par conséquemment, leur masse volumique sera réduite. On appelle « foisonnement initial », la variation du volume d’un sol qui est extrait de sa position initiale et « foisonnement final », la varia- tion du volume d’un sol qui est compacté dans une opération de remblai. Le foisonnement s’exprime en pourcentage et prend en référence, le volume à l’état naturel du sol à dé- blayer. La production des équipements de terrassement se calcule généralement à partir des volumes foisonnés. Illustration du foisonnement Gravier humide En place Transporté Compacté 1 m³ 1,15 m³ 1,02 m³ 2 Adapté de la référence bibliographique #1 MODULE 5: ÉQUIPEMENTS ET MÉTHODES DE CONSTRUCTION Page 6 TABLEAU3 : VALEURS USUELLES DE FOISONNEMENT DES SOLS COMMUNS Type de sols Masse volumique (état naturel) (t/m³) Foisonnement initial (%) Foisonnement final (%) Argile sèche 1,6 35 5 Argile humide (W% = 37,5%) 2,2 35 5 Terre végétale sèche « Top soil » 1,6 25 3 Terre végétale humide (W% = 25%) 2,0 25 3 Gravier sec 1,8 13 2 Gravier humide (W% = 22%) 2,2 15 2 Sable sec 1,6 12 1 Sable humide (W% = 31,5%) 2,1 13 1 Roc calcaire (origine sédimentaire) 2,6 70 50 Roc (origine ignée ou métamorphique) 2,9 65 60 Exemple d’application : Quelle serait la masse volumique foisonnée d’un gravier humide (w% = 8%) sachant que son foisonnement initial est de 14% et que sa masse volumique sèche à l’état naturel est de 1,75 t/m³ ? Masse volumique sèche et foisonnée = 1,75 t/m³ ÷ 1,14 = 1,54 t/m³ Masse volumique humide w=8% et foisonnée = 1,54 x 1,08 = 1,66 t/m³ 1.4 Charge utile La capacité de chargement des équipements de transport est tributaire de trois paramètres; le volume effectif de la benne de transport, la capacité structurale et mécanique de l’équipement et au Québec, des restrictions de chargement notamment lors des périodes de dégel et de gel. Le volume effectif de la uploads/Ingenierie_Lourd/ module-terrassement-h-15.pdf