TECHNIQUES DE TERRASSEMENT

Fonds de Formation professionnelle de la Construction CONDUCTEURS D engins DE ChanTier Technologie de la construction

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Technologie de la construction Avant-propos Contexte Il existe bien des ouvrages déjà consacrés aux engins de chantier, mais la plupart sont obsolètes. Le besoin se fait donc vivement sentir d un manuel actualisé où sont également envisagées les techniques modernes. Le Modulair handboek Bouwplaatsmachines (Manuel modulaire Engins de chantier) a été écrit à la demande du fvb (Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid - Fonds de Formation professionnelle de la Construction, ffc). Le service Métiers mécanisés (MECA) du ffc a constitué l équipe de rédaction, en collaboration avec divers organismes de formation. Ce manuel a été rédigé en plusieurs volumes puis subdivisé en modules. La structure et le contenu ont été adaptés et enrichis des nouvelles techniques du monde de la construction et de la mécanique. Dans l ouvrage de référence, texte et illustrations alternent dans toute la mesure du possible. L information offerte au lecteur est ainsi plus visuelle. Afin de coller le mieux possible à la réalité et aux principes d apprentissage de compétences, les auteurs ont opté pour une description orientée vers la pratique et complétée d exercices pratiques appropriés. Indépendant des formations Le manuel a été conçu de manière à être accessible à différents groupes-cibles. Notre objectif est de fournir une formation continue : ainsi, un élève conducteur d engins, un demandeur d emploi dans la construction ou un travailleur d une entreprise de construction peuvent tous trois utiliser ce manuel. Une approche intégrée Sécurité, santé et environnement sont des thèmes auxquels la rédaction est particulièrement attachée. Il est extrêmement important que tout conducteur d engins y consacre l attention nécessaire tout au long de son activité. Afin d en optimaliser l applicabilité, ces thèmes ont été intégrés autant que possible dans le manuel. Robert Ventenueil Président du fvb-ffc Constructiv 3

fvb ffc Constructiv, Bruxelles, 2012 Tous droits de reproduction, de traduction et d adaptation, sous quelque forme que ce soit, réservés pour tous les pays. F020CE - version août 2012. D/2011/1698/39 Contact Pour adresser vos observations, questions et suggestions, contactez: fvb ffc Constructiv Rue Royale 132/5 1000 Bruxelles tél.: +32 2 210 03 33 Fax: +32 2 210 03 99 site web: ffc.constructiv.be 4

Technologie de la construction sommaire 1. Qu est-ce que le sol?...7 1.1. La forme des grains...7 1.2. La taille des grains...8 1.3. Eau et air entre les grains de sol...8 2. Types de sol...9 2.1. Sable...9 2.2. Argile...10 2.2.1. Applications...10 2.3. Terre glaise...11 2.4. Humus...11 2.5. Tourbe...12 2.6. Gravier...12 3. Caractéristiques du sol...13 3.1. Non remanié - remanié...13 3.2. Foisonnement...13 3.3. Coefficient de foisonnement...14 3.4. Tassement...14 3.5. Masse volumique apparente (poids spécifique)...15 3.6. Tassements...16 3.7. Angle de friction interne φ (fi)...17 3.8. Cohésion des grains...18 3.9. Angles de pente pratiques du sol...18 4. Capacité des camions à benne basculante...19 4.1. Généralités...19 4.1.1. Poids sur les essieux...19 4.1.2. Masse maximale autorisée (MMA)...20 4.1.3. Dimensions...21 4.2. Exercices...22 5. Nappe phréatique...23 5.1. Nappe aquifère...23 5.2. Remontée capillaire de la nappe phréatique.23 5.3. Sol saturé d eau...24 5.4. Drainage...25 5.4.1. Pourquoi faut-il drainer?...26 5.4.2. Eléments du système...27 5.4.3. Pose d un drainage...28 5.5. Rabattement de la nappe par puits filtrants...29 5.5.1. Eléments et principe...29 5.5.2. Rabattement d une nappe phréatique à une profondeur supérieure à 7 m...31 5

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1. Qu est-ce QUE le sol? Technologie de la construction 1. Qu est-ce que le sol? Le sol est un ensemble de grains minéraux dégradés et/ou de grains organiques, dont les interstices sont remplis d eau et d air. Le matériau non dégradé s appelle roche. Sols minéraux: sable, argile, gravier, galets,... Ils sont formés par la désagrégation des roches sous l effet des agents naturels. Il s agit d une combinaison de gel, dégel, soleil, pluie, vent, etc. qui fracturent peu à peu la roche. Exemple de scénario: des blocs de rocher se détachent dans les glaciers, roulent vers la vallée et sont charriés par les rivières. Au début de la rivière, les fragments de pierre sont plus gros (gravier) puis ils perdent du volume tout en durcissant (gros sable, sable fin et enfin limon). Sols organiques: humus, tourbe, vase, boue,... Ces sols ne sont pas utilisables comme sols de construction, car ils continuent à se dégrader. Sols artificiels: A l heure actuelle, on crée de plus en plus de sols artificiels. On part de déchets de démolition (brique, béton) concassés et tamisés en vue de leur réutilisation. On parle alors de sable de concassage, de briquaillons, etc. Les sols artificiels peuvent généralement servir de sols de construction. 1.1. La forme des grains Les grains de sol peuvent se présenter sous trois formes: ronds: formés par l eau ou le vent anguleux: produits par des forces mécaniques, par ex. glaciers brisés: produits par une explosion ou par concassage 7

Technologie de la construction 1. Qu est-ce QUE le sol? 1.2. La taille des grains: La taille des grains de sol peut varier énormément. Cela va de cm à des millièmes de millimètre en passant par des mm. On rencontre souvent l unité micro. Micro veut dire un million de fois plus petit. Exemples: 1 µm (micron) = 0,000001 m = 0,001 mm 1 µg (microgramme) = 0,000001 g 2000 µm = 2 mm 50 µm = 0,05 mm 1.3. Eau et air entre les grains de sol Si les pores sont entièrement remplis d eau, on parle de sol saturé (d eau). Si les pores sont entièrement remplis d air, on parle de sol desséché. La forme et la taille des grains de sol et le rapport eau/ air entre les grains ont une grande influence sur les propriétés du sol. Exemples: il n y a pas moyen de construire un château de sable avec du sable tout à fait sec; il n y a pas non plus moyen de construire un château de sable avec du sable gorgé d eau ; les propriétés de l argile sont tout à fait différentes de celles du sable. 8

2. Types de sol Technologie de la construction 2. Types de sol 2.1. Sable Le sable de construction se compose principalement de fins grains meubles de quartz d origine rocheuse. Le quartz est un minéral très dur. Il présente une excellente résistance à l usure. La taille des grains (granulométrie) se situe entre 0,016 mm et 2 mm. Quand les grains mesurent moins de 0,016 mm, on parle de limon et au-dessus de 2 mm, on parle de gravier. Un bon classement des grains est important pour les travaux de maçonnerie et de bétonnage, et les prescriptions spécifient les pourcentages qui peuvent rester ou passer sur les différents tamis normalisés. Une très faible teneur en argile et l absence quasi totale d humus sont exigées. La minéralogie du sable ne doit pas présenter de particules facilement altérables; certaines substances, comme les éléments soufrés (plâtre, pyrite,etc.), ne peuvent pas être présents en quantités relativement importantes. On parle de sable fin (0/2) et de gros sable (0/5). Les sables mouvants se composent de grains ronds de dimensions quasiment identiques (par ex. sable de mer dans les dunes). Les grains > 2 mm portent le nom de gravier. Masse volumique apparente: 1600-1800 kg/m³ (selon l humidité). Dans la construction, on utilise le sable du Rhin, le sable de Meuse, le sable de l Escaut, le sable de dune,... Si les grains de sable sont anguleux, on parle de sable rude. Le sable du Rhin est un sable rude. 9

Technologie de la construction 2. Types de sol 2.2. Argile Les particules d argile ne sont pas formées de grains mais de petits feuillets microscopiques qui adhèrent les uns aux autres. Si plus de 25% de particules de sol sont inférieures à 2 µm (= 0,002 mm), on parle d argile. Les particules d argile ne se distinguent pas à l oeil nu. Sur le terrain, on reconnaît l argile comme un sol cohérent, souple et gras, très plastique (malléable) à l état humide; un sol très dur à l état sec. En comparaison du sable, l argile est peu perméable à l eau et durant les périodes sèches, l argile retient l eau plus longtemps. Si l argile finit par sécher, elle se rétracte énormément et de grandes fissures se forment dans le sol. Masse volumique apparente: 1400-2000 kg/m³ (selon la densité et la teneur en humidité). 2.2.1. Applications En Belgique, on extrait l argile à grande échelle. A certains endroits, les couches d argile atteignent une grande épaisseur; c est le cas, entre autres, de l argile d Ypres, dont les couches ont plus de 100 m d épaisseur. C est cette argile qu on utilise, par exemple, à Courtrai (Koramic) pour cuire des briques et des tuiles. 10

2. Types de sol Technologie de la construction 2.3. terre glaise La terre glaise est généralement de couleur jaune ou brune. La glaise se compose de particules plus grandes que l argile. C est la proportion entre les teneurs en argile (particules < 2 µm), en grains intermédiaires (particules de 2-50 µm) et en sable (particules entre 0,005 et 2 mm) qui est déterminante. La glaise grasse contient beaucoup d argile. La glaise maigre contient beaucoup de sable (jusqu à 60%) et porte le nom de sablon. Comme les particules de terre glaise sont très petites, la glaise ressemble à l argile. La glaise est un peu rugueuse quand on la triture entre ses doigts. Un morceau de glaise humide que l on secoue dans sa main devient brillant parce que l eau en est extraite. Masse volumique apparente: 1400 2000 kg/m³. 2.4. Humus L humus est un mélange de sable et/ou d argile et de résidus végétaux et animaux en état de décomposition (terreau). (En latin, humus veut dire terre, sol.) Sa couleur est brun foncé à noir. C est la couche supérieure de 30 à 50 cm d épaisseur où poussent les plantes; on la distingue nettement à l oeil nu. L humus ne convient pas pour les constructions. Masse volumique apparente: 1450 kg/m³. 11

Technologie de la construction 2. Types de sol 2.5. Tourbe La tourbe résulte de la décomposition de plantes mortes dans le sol. C est un sol spongieux, très humide, pauvre en oxygène, formé d une accumulation de matière organique. Les résidus végétaux sont généralement encore clairement identifiables. Sous forme séchée, elle peut servir de combustible. 2.6. gravier Le gravier est une pierre sédimentaire granuleuse. Ses grains sont plus gros que ceux du sable et plus fins que les cailloux. La pierre naturelle d où provient le gravier détermine ses propriétés. Le gravier est désigné par son lieu d extraction: gravier de Meuse, gravier du Rhin, gravier de carrière,... Le gravier de rivière contient des cailloux arrondis. Pourquoi? Le courant des rivières trie les cailloux d après leur poids et leur dureté. Expliquez: Le gravier a une granulométrie de 2 à 64 mm. Le gravier s applique principalement comme agrégat dans le béton, dans les couches de fondation des routes ou des voies ferrées,... 12

3. CaractéRISTIQUES du sol Technologie de la construction 3. Caractéristiques du sol 3.1. Non remanié - remanié On appelle sol non remanié un sol ferme à l état naturel qui n a pas été déplacé ou creusé depuis très longtemps. Les grains d un sol non remanié sont agglomérés de manière optimale. Ce sol ne s affaissera plus. Si nous creusons une partie du terrain, la structure du sol sera modifiée et le sol se désagrégera en grosses mottes (argile) ou en fines miettes (sable). Comme de grandes ouvertures (cavités) se forment dans ces mottes ou ces miettes, le volume du sol enlevé augmente. On appelle sol remanié un sol déblayé. 3.2. Foisonnement Un sol remanié, c.-à-d. la terre provenant du creusement d un trou, occupe généralement un plus grand volume qu à l état non remanié. Cette augmentation de volume s appelle foisonnement. Foisonnement = changement de volume, généralement dans le sens de l augmentation, après déplacement d un sol non remanié. Le terme foisonnement ne désigne pas toujours une augmentation de volume: Il arrive aussi que le déplacement de sable humide (à forte porosité) provoque un tassement, c.-à-d. que la masse de sol provenant de l excavation occupera un volume plus petit. Si nous fouillons le sol sous le niveau de la nappe phréatique, il se peut que l assèchement provoque un tassement plus compact. Un tassement plus compact veut dire un plus petit volume. Si nous fouillons un sol non remanié, les couches situées en profondeur subissent une moindre contrainte et vont donc gonfler. Si le sol est très gonflant, nous devrons déblayer davantage que le profil théorique. 13

Technologie de la construction 3. CaractéRISTIQUES du sol 3.3. Coefficient de foisonnement Si nous voulons tenir compte du foisonnement, il est difficile de calculer les quantités exactes de sol à déplacer. La différence de volume avant et après la fouille est exprimée par le coefficient de foisonnement. Valeurs pratiques de coefficient de foisonnement: Type de sol Sable 1,1 tot 1,2 Argile et glaise grasses et lourdes 1,2 tot 1,35 Sablon 1,2 tot 1,25 Gravier 1,05 tot 1,15 CoeffICIent de foisonnement 3.4. Tassement Lorsque nous travaillons le sol, nous devons essayer de réduire le plus possible les vides entre les grains. Si nous ne le faisons pas, le sol va s affaisser progressivement au fil du temps, sous l effet d un processus naturel et des contraintes qui y sont exercées. Cet affaissement s appelle tassement. Exemple: le tassement est très préjudiciable aux endroits où il faut poser un revêtement. Quels sont ces endroits? Le nombre qui exprime le tassement s appelle coefficient de tassement. Valeurs pratiques de coefficient de tassement: Type de sol CoeffICIent de tassement Sable 0,90-0,95 Humus 0,64-0,74 Gravier 0,87-0,97 14

3. CaractéRISTIQUES du sol Technologie de la construction 3.5. Masse volumique apparente (poids spécifique) Le VOLUME et le POIDS du sol (sable, argile, gravier,...) sont des données importantes. Le poids et le volume du sol changeront selon la manière dont nous utiliserons ce sol. Prenons l exemple du sable: Nous déversons du sable SEC dans un bac de 1 m x 1 m x 1 m = 1 m³. Il y a des vides entre les grains de sable. Ces vides sont remplis d air. Poids: 1.600 kg. Versons maintenant 100 litres d eau dans le bac. Y parviendrons-nous sans que le bac déborde? Oui, car maintenant une partie des vides entre les grains de sable sont remplis d eau au lieu d air. Poids: 1.700 kg. Nous versons encore 250 litres d eau dans le même bac. Nous y parviendrons tout juste, mais maintenant, le bac sera plein à ras bord. Ce sera donc du sable entièrement saturé d eau. Poids: 1.950 kg. CONCLUSION: Pour un même volume, un sol sec est (beaucoup) plus léger qu un sol humide. Type de sol Sable sec Sable humide Argile sèche Argile saturée d'eau (selon la densité) Glaise humide Tourbe humide Masse volumique apparente 1600 1700 kg/m³ 1700 1800 kg/m³ 1400 1600 kg/m³ 1500 2000 kg/m³ 1900 2000 kg/m³ 970 1100 kg/m³ 15

Technologie de la construction 3. CaractéRISTIQUES du sol 3.6. Tassements Si l on installe soudainement un lourd ouvrage de construction sur une prairie, le sol sera brusquement plus comprimé qu avant. Il va se produire un affaissement, appelé tassement. Le tassement, ou consolidation, est le processus par lequel un sol est comprimé sous l effet d une charge (par exemple un ouvrage de construction). Les tassements sous les ouvrages constituent un grand problème, car ils peuvent causer d importants dégâts (fissures) aux bâtiments. Les tassements peu importants et réguliers ne posent généralement pas de problème. Les tassements différentiels, par contre, sont généralement problématiques (le bâtiment s enfonce plus profondément d un côté que de l autre). L importance de ce tassement et son augmentation dans le temps peuvent être déduits d essais de compression en laboratoire. Le tassement peut durer plusieurs années, surtout dans un sol tourbeux, mais aussi dans un sol argileux. 16

3. CaractéRISTIQUES du sol Technologie de la construction 3.7. Angle de friction interne φ (fi) φ = c est l angle de pente du talus naturel d un sol non remanié à l état parfaitement sec, la masse du sol étant en équilibre. Il s agit d une valeur théorique, déterminée en laboratoire. φ est influencé par: les vibrations, par exemple si une grue ou un camion roule à côté d une tranchée l eau: par exemple: une excavation sous le niveau de la nappe phréatique. La pression de l eau diminue φ. une tranchée qui reste ouverte quelques jours peut être humidifiée par la pluie. L angle de pente peut diminuer de ce fait. 17

Technologie de la construction 3. CARACTéRISTIQUES du sol 3.8. Cohésion des grains On appelle cohésion du sol le fait que les grains du sol collent entre eux. Pour cela, il faut de l eau. En pratique, il est très difficile de tenir compte de la cohésion. C est pourquoi on augmente généralement φ de 5% et on ne tient pas compte de la cohésion. 3.9. Angles de pente pratiques du sol Dans nos régions, on rencontre souvent trois types de sol: du sol sableux, de la glaise et de l argile lourde. Voici quelques exemples pratiques d angles de pente pour le creusement de tranchées. En cas de doute, on choisira l angle le plus sûr ou, mieux encore, on fera réaliser un essai de sol. Les angles de pente ci-dessous s appliquent uniquement: aux fouilles dans un même type de sol; si la nappe phréatique n est pas trop haute (pas de surcharge d eau); pour les fouilles dont la profondeur n excède pas 4 m. 1. C est l angle de pente minimum pour les travaux dans un sol non remanié, à petite profondeur et de durée très limitée. 2. C est l angle de pente minimum pour les travaux dans un sol légèrement remanié, à une profondeur un peu plus grande et de durée un peu plus longue. 18

4. CapACITé DES CAMIons à benne basculante Technologie de la construction 4. Capacité des camions à benne basculante 4.1. Généralités Exemple de camions: 4.1.1. Poids sur les essieux En Belgique, les camions peuvent transporter un chargement de 44 tonnes maximum (aux Pays-Bas, ce poids peut aller jusqu à 50 tonnes). La charge maximale autorisée sur l essieu d un camion est de 10 tonnes. La charge maximale sur un pneu autorisée par la loi est de 5 tonnes. Mais comme on montre en général 4 roues sur un même essieu, le poids par pneu est un peu inférieur à 5 tonnes. En Belgique, il y a des camions à 2, 3, 4, 5 et 6 essieux. Par exemple, un tracteur équipé d une remorque surbaissée est un camion à 6 essieux. On appelle triple essieu une remorque équipée de 3 essieux à l arrière. 19

Technologie de la construction 4. CapACITé DES CAMIons à benne basculante Un dépassement de ces poids (44 tonnes et 10 tonnes par essieu) = surcharge. Les camions surchargés risquent d endommager gravement le revêtement routier. Les dégâts occasionnés au revêtement augmentent de manière beaucoup plus que proportionnelle au dépassement. Par exemple, une charge d essieu de 8 tonnes ne fera pas deux fois plus de dégâts qu une charge de 4 tonnes, mais en fera seize fois plus. Des ornières risquent de se creuser dans le revêtement et les coûts de réparation seront élevés. C est pourquoi on sévit sévèrement contre la surcharge. Il est plus facile de connaître le poids total du camion (pontbascule) que les poids sur les différents essieux. C est le fabricant du camion qui fournit toutes ces données. 4.1.2. Masse maximale autorisée (MMA) C est le poids le plus lourd autorisé pour un véhicule chargé. C est donc la somme: du poids propre du véhicule à vide = tare. La tare est le poids du véhicule, y compris l équipement complet, le carburant, l eau, l huile (par ex. 11,3 tonnes); les passagers; la charge utile: c est la charge que le véhicule est autorisé à transporter. La charge utile est toujours mentionnée dans les fiches techniques. 4.1.3. Dimensions Limitations légales: La hauteur, chargement compris, est limitée à 4 m. Largeur maximale: 2,55 m. Dimensions intérieures d un camion triple essieu à benne basculante: La longueur de la benne varie généralement entre 4,5 m et 7,5 m. La largeur de la benne varie généralement entre 2,2 m et 2,4 m. La hauteur de la benne varie entre 0,8 m et 1,5 m. 20

4. CapACITé DES CAMIons à benne basculante Technologie de la construction 4.2. Exercices Données: Un camion Mercedes-Benz (Actros). MMA 28.000 kg, charge utile 18.165 kg. Question: Quel est le poids propre maximal du véhicule à vide, passagers compris? Données: Les dimensions intérieures de la benne du même camion sont: longueur 6 m, largeur 2,35 m et hauteur 1,48 m. Nous voulons charger du sable humide ayant une masse volumique apparente de 1700 kg/m³. Question: Quel est le maximum de m³ de sable que nous pouvons charger? 21

Technologie de la construction 4. CapACITé DES CAMIons à benne basculante Données: Un sentier de 6 m de long sur 2 m de large. Le sentier doit être rehaussé de 5 cm de sable (compacté = tassement). On compte environ 12 brouettées dans 1 m³ de sable. Question: Combien de sable faut-il? Combien de brouettes cela fait-il? Données: Nous voulons creuser une cave de 3 m de profondeur sur 10 m de long et 5 m de large. Le sol est en terre glaise. Question: Combien de m³ de terre devrons-nous transporter? Combien de tonnes de terre devrons-nous transporter? Combien de camions ci-dessus faudra-t-il? 22

5. Nappe phréatique Technologie de la construction 5. Nappe phréatique 5.1. Nappe aquifère Les eaux de pluie ou de surface (ruisseau, étang,...) pénètrent dans le sol jusqu à ce qu elles rencontrent une couche imperméable (de l argile, par ex.). L eau s accumule lentement au-dessus de cette couche imperméable et le sol finit par être saturé d eau. Le haut de cette couche de sol saturée est appelé nappe phréatique ou nappe aquifère (ou encore niveau phréatique, niveau de la nappe phréatique). La nappe phréatique ne forme presque jamais une surface plane. Cela est dû aux inégalités du terrain et aux différents types de sol sous-jacents. Un sol laissera passer l eau plus vite que l autre. Le niveau de la nappe phréatique fluctue aussi sous l effet de la quantité de précipitations, de la saison, de l évaporation par les plantes, etc. Comment parvient-on à connaître le niveau phréatique? En creusant un puits ou un bassin. En posant des piézomètres. 5.2. Remontée capillaire de la nappe phréatique Selon le type de sol, l action capillaire de ce dernier aspirera l eau souterraine vers le haut, au-dessus du niveau phréatique. Cette eau souterraine située au-dessus du niveau phréatique s appelle eau capillaire. Capillarité: comparez un morceau de sucre dans le café et une brique dans l eau. Plus les interstices entre les grains de sol sont fins, plus l eau capillaire remontera. Dans les couches de sable, il s agit de quelques centimètres au-dessus du niveau phréatique. Dans une couche d argile, l eau capillaire peut remonter de plusieurs mètres par les petits pores. 23

Technologie de la construction 5. Nappe phréatique 5.3. Sol saturé d eau Si l on comprime un sol saturé d eau, ce sol réduira de volume sous l effet de la charge. Il n est pas possible de comprimer un liquide (l eau, dans ce cas). L eau devra donc s écouler. Cet écoulement ne pose généralement pas de problème dans un sol sableux. Par contre, un sol argileux est peu perméable à l eau. L eau interstitielle ne peut s échapper que très lentement, raison pour laquelle le processus de compression dure plus longtemps. Plus l argile est molle, plus il faut en exprimer d eau et plus il faudra de temps avant que le tassement final soit atteint. Une charge appliquée sur ce sol est surtout supportée par l eau interstitielle (non compressible). On parle alors d une eau comprimée. Les grains de sol vont se mettre à nager. Ce sol est donc EXTREMEMENT PEU FIABLE. Cette situation peut entraîner un glissement brutal de tout le terrain. Exemple: en cas d accumulation d eau (construction d une digue) ou par temps très humide. 24

5. Nappe phréatique Technologie de la construction 5.4. Drainage Le drainage consiste à abaisser de manière artificielle et permanente le niveau de la nappe phréatique (assèchement du sol). Le tuyau de drainage proprement dit est un tube flexible en matière synthétique, profilé et perforé. L eau environnante doit être attirée vers le tuyau de drainage, mais d un autre côté, le tuyau ne peut pas être colmaté par les particules de terre charriées par l eau. C est pourquoi on pose généralement un tuyau de drainage dans un lit de gravier autour duquel un géotextile fait office de membrane de séparation entre la terre et l eau (géotextile: voir technologie de la construction techniques de construction routière). 25

Technologie de la construction 5. Nappe phréatique 5.4.1. Pourquoi faut-il drainer? Une chaussée est soumise à une lourde contrainte (le trafic). La combinaison d un sous-sol argileux et de chutes de pluie intenses ou prolongées ou de dégel (gel) rend un bon drainage nécessaire. En l absence de drainage, la capacité portante du sous-sol risque de poser problème. Il faut y être particulièrement attentif si la chaussée est encaissée (et donc entourée de talus plus hauts). Dans le cas d une chaussée, plusieurs solutions sont possibles: Creuser des fossés le long de la chaussée + rehausser la chaussée; utiliser un matériau suffisamment perméable (sable / gravier / pierraille,...); veiller à ce que le niveau de l eau dans l assiette reste autant que possible identique à celui des fossés. On pose généralement un drainage à cette fin. 26

5. Nappe phréatique Technologie de la construction 5.4.2. Eléments du système Le tuyau de drainage proprement dit est un tube flexible en matière synthétique, profilé et perforé. Le profil (annelé): Le tuyau de drainage peut ainsi être livré en bobines de très grandes longueurs. Les grandes longueurs permettent de limiter le nombre de raccords. Le profil renforce également le matériau mince: malgré la minceur de la paroi du tuyau, ce dernier présente quand même une résistance élevée à la pression exercée d en haut. Le média filtrant: Afin que les particules de sol entraînées par l eau ne colmatent pas les perforations du tuyau, celui-ci peut être enrobé d un matériau filtrant qui fera barrage à la terre. Ce média filtrant est généralement en coco, en géotextile (souvent de couleur noire = polypropylène), en voile de verre, en tricot nylon, etc. Le coco ne peut plus s utiliser en construction routière car il risque de se décomposer; on préconise un géotextile (tissu). tube de drainage en PVC drain en PVC, enrobé de coco drain en PVC, couvert de géotextile Dimensions et raccords: Il existe toutes sortes d accessoires pour réaliser les raccords: manchons encliquetables, tés, coudes à 90, embouts, croix, tube terminal, réductions, etc. L enrobage est fixé à l accessoire à l aide d un ruban adhésif imperméable à la terre. Diamètre extérieur en mm 50 60 65 80 Longueur de la bobine en m 200 150 100 100 Admission d eau par m 30 cm² 30 cm² 30 cm² 30 cm² Photo: géotextile (couleur noire) Diamètre extérieur en mm 100 125 160 200 Longueur de la bobine en m 100 100 50 45 Admission d eau par m 30 cm² 70 cm² 70 cm² 70 cm² 27

Technologie de la construction 5. Nappe phréatique Tuyau de drainage enrobé de coco et machine à poser des drains horizontaux dans un terrain. 5.4.3. Pose d un drainage Un système de drainage évacue l eau souterraine vers les eaux de surface (fossé, ruisseau, puits, etc.) ou vers le réseau d égout. Les meilleurs systèmes se composent d un tuyau de drainage posé dans un lit de gravier, lui-même enveloppé d un géotextile (construction routière). Il est préférable de recourir à cette méthode plutôt que de fixer le géotextile ou le coco autour des tuyaux de drainage. Le tuyau est posé avec une pente d au moins 0,5 à 2 %. On pose les drains à une profondeur d environ 1 m, avec un espacement d environ 10 m. Un drain peut donc fonctionner sur une largeur de 4 à 5 m. 28

5. Nappe phréatique Technologie de la construction 5.5. Rabattement de la nappe par puits filtrants Le rabattement par puits filtrants sert à rabattre temporairement et localement le niveau de la nappe phréatique d environ un demi-mètre sous le fond d un puits ou d une tranchée à garder au sec. Applications possibles: la pose d égouts publics, la construction de caves, de parkings souterrains, etc. 5.5.1. Eléments et principe Il est possible de pomper l eau depuis la surface du sol, à l aide d une pompe à pistons, jusqu à une profondeur d environ 7 m. Cette méthode s appelle aussi drainage par le vide. On pose des tubes d aspiration en matière synthétique (puits filtrants) tous les 3 à 10 m le long de la tranchée ou du puits. Ces tubes sont mis en œuvre par forage ou par lançage hydraulique (à l aide d une lance). Ces tubes sont munis d ouvertures dans leur dernier mètre. L espacement des puits filtrants dépend de: la capacité de la pompe à pistons la profondeur de la nappe phréatique la quantité d eau à pomper la perméabilité du sol autour du tube. En cas de mauvaise perméabilité du sol, on peut enrober le tube de gravier fin ou de gros sable. En surface, les différents puits filtrants sont raccordés à un collecteur. Le collecteur est branché sur une pompe. La pompe est généralement une pompe à pistons auto-amorçante. Il s agit le plus souvent d une pompe diesel silencieuse ou d une pompe électrique. L emplacement de la pompe doit être bien choisi. La pompe doit être aisément accessible pour contrôler le niveau d huile, ajouter du carburant. Une pompe de réserve est souvent présente. Pourquoi? 29

Technologie de la construction 5. Nappe phréatique 30

5. Nappe phréatique Technologie de la construction 5.5.2. Rabattement d une nappe phréatique à une profondeur supérieure à 7 m La hauteur pratique d aspiration n est possible que jusqu à 7 m environ. La profondeur est donc limitée. La hauteur de refoulement limitée du système de pompage impose que l on cherche d autres solutions pour les fouilles plus profondes. Il existe deux possibilités: assécher par paliers: pomper depuis le tube. Une pompe est plus apte à refouler qu à aspirer. S il faut aller au-delà de 7 m de profondeur, une solution souvent utilisée consiste à accrocher une petite pompe immergeable dans le puits filtrant. La hauteur de refoulement dépend de la capacité de la pompe. 31

Technologie de la construction notes NOTES 32

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