Annexe F (informative) Reconnaissances géotechniques - Travaux de préparation du support du dallage
La présente Annexe est établie à titre provisoire dans l'attente d'une norme relative aux couches de terrassement. Elle apporte des précisions sur les reconnaissances géotechniques et les travaux de préparation pour le support du dallage.
F.1 Reconnaissances géotechniques
Elles sont effectuées par des essais de sol in situ et/ou par des essais en laboratoire. L'importance des essais dépend de la nature des sols et de la destination du dallage.
F.1.1 Essais in situ
Ils consistent en sondages et essais de portance du sol.
Différentes techniques de sondages peuvent être utilisées :
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sondages à la pelle mécanique, qui permettent :
de voir la frange superficielle du terrain ;
d'apprécier sa tenue ;
d'observer les éventuelles arrivées d'eau ;
le prélèvement d'échantillons représentatifs remaniés, en vue d'essais en laboratoire ;
sondages à la tarière, qui permettent de décrire, de façon approximative, la nature des couches de terrain ;
-
sondages carottés, qui permettent :
de décrire de façon précise la nature des couches de terrain ;
le prélèvement d'échantillons intacts, en vue d'essais en laboratoire (NF EN ISO 22475-1) ;
sondages pénétrométriques statiques, qui permettent de bâtir les modèles géologiques et géotechniques notamment, en vue des tassements des dallages et leurs effets (NF EN ISO 22476-12/pointe mécanique CPT, NF EN ISO 22476-1/pointe électrique et piézocône CPTu) ;
sondages pénétrométriques dynamiques, qui ne permettent pas de bâtir les modèles géologiques et géotechniques notamment, en vue des tassements des dallages et leurs effets, mais ils permettent de compléter les résultats obtenus avec d'autres sondages in situ (NF EN ISO 22476-2) ;
sondages pressiométriques, qui permettent de bâtir les modèles géologiques et géotechniques notamment, en vue des tassements des dallages et leurs effets (NF EN ISO 22476-4).
F.1.2 Essais en laboratoire
Ils peuvent inclure des essais :
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d'identification physico-chimique :
l'analyse granulométrique, qui permet de déterminer la distribution des particules par tamisage et sédimentation de l'échantillon de sol (NF EN ISO 17892-4) ;
les limites d'Atterberg de liquidité à la coupelle et de plasticité au rouleau, qui permettent de caractériser la sensibilité à l'eau des particules de moins de 400 µm de l'échantillon de sol (NF EN ISO 17892-12) ;
la valeur de méthylène (VBS), qui permet de caractériser l'argilosité de l'échantillon de sol (NF EN 933-9) ;
la mesure de la masse volumique de l'échantillon de sol (NF EN ISO 17892-2) ;
la teneur en eau de l'échantillon de sol (NF EN ISO 17892-1 / Méthode par étuvage) ;
le dosage en sulfate soluble dans l'eau ou dans l'acide du support du dallage (NF EN 1744-1) ;
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de comportement mécanique :
la détermination de la teneur en eau optimum, pour le compactage de l'échantillon de sol, via l'essai Proctor Normal et l'essai Proctor modifié (NF P 94-093) ;
la mesure de l'indice CBR (California Bearing Ratio) sur un échantillon de sol compacté dans le moule CBR, pour caractériser sa résistance au poinçonnement (NF P 94-078) ;
l'essai oedométrique, pour caractériser la compressibilité (mesure du module oedométrique) et le temps de consolidation de l'échantillon intact de sol (NF EN ISO 17892-5) ;
l'essai CBRi, pour caractériser le gonflement à l'eau au bout de 4 jours d'immersion pour les matériaux non traités (NF P 94-078).
F.1.3 Niveaux des eaux
Une attention particulière doit être apportée à la connaissance des niveaux que les eaux sont susceptibles d'atteindre. La consultation d'archives peut aussi permettre de connaître ces niveaux et de cerner leurs évolutions probables.
F.2 Travaux de préparation du support du dallage
En phase conception, les travaux de préparation du support du dallage sont conçus dans le cadre d'une mission G2 PRO.
En phase exécution, les travaux de préparation du support du dallage sont dimensionnés et suivis dans le cadre d'une mission G3 (phases étude et suivi).
Les cas, pour lesquels la mission géotechnique G4 est exigée, sont précisés au 5.1.2.1.4.
F.2.1 Drainage
Certaines situations de nappe peuvent nécessiter la conception de la couche de forme, en une première couche à fonction drainante et une seconde couche de fermeture et de réglage. Le matériau de la base drainante doit alors affirmer son caractère drainant, en respectant le critère D10 > 1 mm (1 mm : diamètre du tamis laissant passer en poids moins de 10 % des grains).
L'espacement maximal entre drains est de 10 mètres.
F.2.2 Traitement du support du dallage à la chaux et/ou aux liants hydrauliques
Le traitement des sols consiste à mélanger un sol avec une chaux et/ou un liant hydraulique, afin d'obtenir, après compactage, un sol aux caractéristiques améliorées.
Dans le cas d'un traitement de la couche de forme, le traitement aux liants hydrauliques est éventuellement associé à un traitement à la chaux.
Les sols concernés sont précisés au A.2.2.
Avant tout traitement, il est nécessaire de :
mener une analyse géologique et une analyse géotechnique du gisement ;
vérifier la teneur en sulfates solubles du sol, inférieure ou égale à 0,5 % (SO4) dans l'eau (NF EN 1744-1) ;
réaliser des essais d'évaluation de l'aptitude du sol au traitement (NF P 94-100), pour quantifier le gonflement au liant au bout de 7 jours et pour s'assurer de la prise hydraulique. Pour chaque essai, le gonflement volumique GV doit être inférieur à 5 % et la résistance en compression diamétrale Rtb ≥ 0,2 MPa.
En complément, une étude préalable en laboratoire, pour déterminer les teneurs optimales en liant (généralement 4 à 6 %) et/ou en chaux (généralement 1 à 4 %) du mélange, peut être réalisée.
La NF P 94-100, la NF P 94-102 et le guide technique SETRA/LCPC « Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques (Ed. 2000) », servent de référence pour l'étude préalable.
En cas de traitement, il est nécessaire de s'assurer du non-gonflement (voir A.2.5).
F.2.3 Amélioration des sols
F.2.3.1 Préchargement
Il consiste à charger le terrain préalablement à la réalisation du dallage, afin d'accélérer son tassement potentiel.
Par défaut, la pression des charges mises en place est supérieure ou égale à G + Q. La consolidation du terrain est réputée acquise, lorsque les tassements sont stabilisés (suivi des tassements via une instrumentation adaptée) et lorsque les surpressions interstitielles, associées à la mise en place du préchargement, sont négligeables. La durée du tassement peut être évaluée par des essais oedométriques. Cette durée peut être réduite par la mise en place de drains verticaux, disposés selon un maillage déterminé, et d'un tapis drainant sous les terres rapportées.
F.2.3.2 Compactage dynamique
Le compactage dynamique est applicable dans tous les types de sol à comportement granulaire. Il permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques sur des profondeurs généralement comprises entre 5 et 10 m, en fonction de l'énergie apportée et de la réponse du sol.
La technique consiste à laisser tomber, en chute libre, une masse selon un maillage défini, en fonction du terrain et des charges qu'il est appelé à supporter.
Le compactage dynamique s'applique principalement aux sols non saturés. Il faut noter que la propagation des ondes de choc peut affecter le site environnant.
Le Compactage par Impacts Rapides (ou Rapid Impact Compaction) est une technique alternative, dans laquelle l'énergie de compactage est mobilisée par l'impact répété, à haute fréquence, d'une masse en chute libre sur une enclume circulaire, en appui sur le terrain. Il est généralement efficace jusqu'à des profondeurs de 4 à 5 m.
La réception du chantier est effectuée au moyen d'essais mécaniques in situ pour justifier le niveau de performance atteint.
F.2.3.3 Vibro-compactage
Le vibro-compactage consiste à compacter le sol au moyen d'une grande aiguille vibrante. Le serrage du terrain en profondeur se traduit, à la surface, par un affaissement de forme conique, qui doit éventuellement être compensé par l'ajout de matériaux. Le maillage des points de compactage dépend des caractéristiques initiales et des objectifs à atteindre. Cette technique est réservée aux sols pulvérulents, comme les sables et les graves lâches. Elle est efficiente, lorsque le confinement est suffisant. Une contrainte de confinement vertical de 30 kPa est généralement requise.
La réception du chantier est effectuée au moyen d'essais mécaniques in situ, pour justifier le niveau de performance atteint.
F.2.4 Renforcement des sols
Les techniques de renforcement des sols sont généralement applicables aux sols cohérents.
Elles consistent à incorporer au sol des inclusions verticales ou des tranchées de sol traitées au liant. Les inclusions verticales peuvent être souples (colonnes ballastées, plots pilonnés), ou rigides (matériau constitutif présentant une forte cohésion permanente et une rigidité nettement supérieure à celle du sol environnant).
Ces techniques sont systématiquement associées à un matelas de répartition venant coiffer le renforcement des sols. Pour le calcul du dallage, il est systématiquement nécessaire de prendre en compte les moments additionnels, associés à la technique de renforcement des sols. Il est possible de se reporter plus particulièrement au paragraphe 3.4 du chapitre 5 du guide ASIRI de l'IREX, qui permet de quantifier les moments additionnels. Ces derniers doivent être ajoutés aux sollicitations du dallage, calculées selon l'Annexe C en partie courante, en bord non soulevé et en angle non soulevé, sur un sol homogénéisé équivalent.
Dans le cas de chambres froides, les moments additionnels sont à reprendre par le dallage situé au-dessus de l'isolant.
F.2.4.1 Inclusions souples
Cette technique consiste à réaliser des colonnes ballastées (graves, matériaux concassés) ou des plots pilonnés, selon un maillage déterminé et descendu, jusqu'à une couche de portance suffisante.
La conception, le calcul, l'exécution et le contrôle des colonnes ballastées font l'objet de recommandations (Recommandations CFMS Version 2 - RFG n°136, 2011).
F.2.4.2 Inclusions rigides
Cette technique consiste à mettre en place des inclusions rigides, par forage avec ou sans refoulement du sol, par battage ou vibro-fonçage, etc., jusqu'à une couche de portance suffisante.
Elles peuvent être en mortier, en béton, en béton armé, en métal, en « béton de sol », avec les techniques du jet-grouting, du soil-mixing, du compactage statique horizontal, etc.
La conception, le calcul, l'exécution et le contrôle des inclusions rigides font l'objet de recommandations (projet national Amélioration des Sols par Inclusions Rigides, ASIRI, 2012).
F.2.4.3 Tranchées traitées au liant
Le principe de cette technique consiste à créer des voiles de sol renforcé, en mélangeant un liant hydraulique au terrain, afin de réduire sa déformabilité et d'augmenter sa résistance.
F.2.5 Dallage sur remblai technique
Les remblais sont mis en oeuvre en respectant les règles de compactage (épaisseur des couches en fonction de la nature des matériaux, de leur état hydrique et du matériel de compactage). Pour le bon fonctionnement du dallage, il est nécessaire de caractériser :
la portance de l'arase du remblai (sous face de la couche de forme, qui doit être supérieure à 35 MPa (EV2)) ;
l'objectif de compacité du corps du remblai, qui est d'atteindre un niveau q4 (essais réalisés couramment au pénétromètre dynamique) ;
l'objectif de déformabilité du corps du remblai, qui est d'atteindre un module EV2 de 30 MPa.
En cas d'essai à la dynaplaque, l'interprétation du résultat, sous la forme d'un module EV2 équivalent, est du ressort du géotechnicien. Il est nécessaire de prévoir un calage, entre la dynaplaque et la plaque.
Pour limiter le nombre d'essais de déformabilité, il est judicieux de prévoir un calage, entre les essais de déformabilité (essais à la plaque et/ou à la dynaplaque) et les essais de compacité (essais au pénétromètre dynamique).