Guide complet des terrassements généraux

Que vous soyez un particulier curieux d'en apprendre davantage sur les travaux qui pourraient être nécessaires pour votre projet immobilier, un étudiant en génie civil, ou un professionnel du secteur cherchant à rafraîchir vos connaissances, ce guide vous fournira une vue d'ensemble complète et accessible des terrassements généraux. Nous aborderons les normes en vigueur, les techniques utilisées, les types de matériaux et leur classification, ainsi que les enjeux environnementaux et de sécurité liés à ces travaux.

1. Présentation et règles générales d'application

1.1 Les évolutions du Guide des Terrassements Routiers (GTR)

Le Guide des Terrassements Routiers, communément appelé GTR, est la référence incontournable dans le domaine des terrassements en France. Depuis sa première publication, ce guide a connu plusieurs évolutions majeures, reflétant les avancées technologiques et les nouvelles pratiques du secteur.

Initialement publié en 1992, le GTR a fait l'objet d'une mise à jour significative en 2000, connue sous le nom de GTR 2000. Cette version a introduit des améliorations notables dans la classification des sols et des roches, ainsi que dans les recommandations pour leur utilisation en remblais et en couches de forme.

Les évolutions récentes du GTR prennent en compte :

• L'apparition de nouveaux matériaux, notamment issus du recyclage
• L'évolution des techniques de terrassement et de compactage
• Les préoccupations environnementales croissantes
• L'harmonisation avec les normes européennes

Ces mises à jour continues assurent que les méthodes de terrassement restent à la pointe de l'efficacité et de la durabilité.

1.2 L'application des normes NF EN 16907

L'introduction des normes européennes NF EN 16907 "Terrassements" marque une étape importante dans l'harmonisation des pratiques à l'échelle européenne. Cette série de normes, publiée en plusieurs parties, couvre l'ensemble des aspects des travaux de terrassement, de la planification à l'exécution.

Les principales parties de la norme NF EN 16907 sont :

• Partie 1 : Principes et règles générales
• Partie 2 : Classification des matériaux
• Partie 3 : Procédés de construction
• Partie 4 : Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques
• Partie 5 : Contrôle de la qualité
• Partie 6 : Remblayage des ouvrages de génie civil

L'application de ces normes assure une approche cohérente et normalisée des terrassements dans toute l'Europe, facilitant les projets transfrontaliers et l'échange de bonnes pratiques.

1.3 Organisation du document GTR

Le GTR est structuré de manière à guider les professionnels à travers toutes les étapes d'un projet de terrassement. Il s'organise en plusieurs chapitres couvrant :

1. La classification des matériaux
2. Les conditions d'utilisation des matériaux en remblai
3. Les conditions d'utilisation des matériaux en couche de forme
4. Les techniques de compactage
5. Les méthodes de contrôle et d'assurance qualité

Cette organisation logique permet une approche systématique des projets de terrassement, de la phase de conception à la réalisation.

1.4 La démarche du GTR dans la conception des terrassements

La démarche préconisée par le GTR pour la conception des terrassements suit plusieurs étapes clés :

1. Identification et classification des matériaux disponibles sur le site
2. Évaluation des conditions hydrogéologiques et climatiques
3. Définition des objectifs du projet (type d'ouvrage, performance attendue)
4. Choix des techniques de terrassement et de traitement des matériaux
5. Dimensionnement des ouvrages (remblais, déblais, couches de forme)
6. Élaboration d'un plan d'assurance qualité

Cette approche méthodique permet d'optimiser l'utilisation des ressources tout en garantissant la qualité et la durabilité des ouvrages réalisés.

1.5 Domaines d'application du GTR

Le GTR couvre un large éventail de projets de terrassement, notamment :

• Les infrastructures routières et autoroutières
• Les plateformes ferroviaires
• Les aéroports
• Les zones industrielles et commerciales
• Les aménagements urbains et paysagers

Bien que principalement axé sur les grands projets d'infrastructure, les principes du GTR peuvent également être appliqués, avec les adaptations nécessaires, à des projets de moindre envergure comme la construction de maisons individuelles ou l'aménagement de jardins.

1.6 Définitions des zones de remblai

Dans un projet de terrassement, on distingue généralement plusieurs zones de remblai, chacune ayant des exigences spécifiques :

1. Partie inférieure de remblai (PIR) : C'est la base du remblai, en contact direct avec le terrain naturel. Elle doit assurer la stabilité de l'ensemble de l'ouvrage.
2. Corps de remblai : Il constitue la majeure partie du volume du remblai et supporte les charges de la structure sus-jacente.
3. Partie supérieure de remblai (PSR) : C'est la couche de transition entre le corps du remblai et la couche de forme. Elle joue un rôle crucial dans la répartition des charges.
4. Couche de forme : Bien qu'elle ne fasse pas partie du remblai à proprement parler, la couche de forme est une composante essentielle de la structure. Elle assure la transition entre le remblai et la structure de chaussée ou la plateforme.

La compréhension de ces différentes zones est essentielle pour adapter les techniques de mise en œuvre et les matériaux utilisés à chaque partie spécifique du remblai.

1.7 Points particuliers

Certains aspects des terrassements nécessitent une attention particulière :

• Traitement des sols : Dans certains cas, il peut être nécessaire de traiter les sols en place (à la chaux ou aux liants hydrauliques) pour améliorer leurs caractéristiques mécaniques.
• Gestion de l'eau : La maîtrise des écoulements d'eau (de surface et souterrains) est cruciale pour la stabilité à long terme des ouvrages.
• Ouvrages d'art : Les terrassements à proximité d'ouvrages d'art (ponts, murs de soutènement) nécessitent des précautions spécifiques.
• Zones sensibles : Les travaux dans des zones écologiquement sensibles ou à proximité de sites historiques demandent une approche adaptée.

2. Classification des matériaux utilisés pour la construction des remblais et des couches de forme

2.1 Nécessité d'une classification spécifique

La classification des matériaux est un élément fondamental dans la conception et la réalisation des terrassements. Elle permet de :

• Identifier les propriétés physiques et mécaniques des matériaux
• Prévoir leur comportement sous différentes conditions (météorologiques, mécaniques)
• Déterminer leur aptitude à être utilisés dans différentes parties de l'ouvrage
• Optimiser leur utilisation et leur traitement éventuel

Le GTR propose une classification spécifique, adaptée aux besoins des terrassements, qui complète les classifications géotechniques traditionnelles.

2.2 Classification des sols

La classification des sols selon le GTR repose sur plusieurs critères :

• La granulométrie (proportion de fines, sables, graviers)
• L'argilosité (mesurée par l'indice de plasticité ou la valeur au bleu de méthylène)
• L'état hydrique (teneur en eau par rapport à l'optimum Proctor)

Les sols sont classés en quatre grandes familles :

1. Classe A : Sols fins
2. Classe B : Sols sableux et graveleux avec fines
3. Classe C : Sols comportant des fines et des gros éléments
4. Classe D : Sols insensibles à l'eau

Chaque famille est ensuite subdivisée en sous-classes plus précises, permettant une caractérisation fine des matériaux.

2.3 Classification des matériaux rocheux

Les matériaux rocheux sont classés selon :

• Leur nature pétrographique (roches sédimentaires, métamorphiques, magmatiques)
• Leur résistance mécanique
• Leur sensibilité à l'eau et au gel

On distingue trois grandes classes :

1. Classe R1 : Roches dures
2. Classe R2 : Roches tendres
3. Classe R3 : Roches évolutives

Cette classification permet d'anticiper le comportement des matériaux rocheux lors de leur extraction, de leur mise en œuvre et à long terme dans l'ouvrage.

2.4 Classification des sols organiques (O), des matériaux naturels particuliers (AN) des sous-produits industriels et des matériaux recyclés (classes AM, AR)

Le GTR prend également en compte des matériaux plus spécifiques :

• Sols organiques (O) : Tourbes, vases, etc.
• Matériaux naturels particuliers (AN) : Marnes, gypse, schistes, etc.
• Sous-produits industriels (AM) : Laitiers, cendres volantes, etc.
• Matériaux recyclés (AR) : Issus de la déconstruction, fraisats d'enrobés, etc.

Ces matériaux nécessitent souvent des précautions particulières d'utilisation mais peuvent, dans certains cas, offrir des alternatives intéressantes aux matériaux traditionnels.

2.5 Synoptique de classification des matériaux selon leur nature

Le GTR fournit un synoptique de classification qui permet de visualiser rapidement les différentes catégories de matériaux et leurs principales caractéristiques. Ce tableau synthétique est un outil précieux pour les concepteurs et les entreprises de terrassement, facilitant le choix des matériaux adaptés à chaque situation.

3. Conditions d'utilisation des matériaux en remblai

3.1 Principes retenus

L'utilisation des matériaux en remblai est guidée par plusieurs principes fondamentaux :

• Assurer la stabilité à court et long terme de l'ouvrage
• Limiter les tassements différentiels
• Optimiser l'utilisation des matériaux disponibles sur site
• Prendre en compte les conditions climatiques et hydrogéologiques

Ces principes se traduisent par des recommandations spécifiques pour chaque type de matériau et chaque zone du remblai.

3.2 Présentation des tableaux des conditions d'utilisation des matériaux en remblai

Le GTR propose des tableaux détaillés qui définissent les conditions d'utilisation des différents matériaux en remblai. Ces tableaux prennent en compte :

• La nature du matériau (selon la classification GTR)
• L'état hydrique du matériau
• La zone de remblai concernée (PIR, corps de remblai, PSR)
• Les conditions météorologiques lors de la mise en œuvre

Pour chaque combinaison de ces paramètres, le tableau indique si l'utilisation du matériau est :

• Possible sans restriction particulière
• Possible sous certaines conditions (qui sont alors précisées)
• Déconseillée ou impossible

3.3 Commentaires sur les conditions d'utilisation présentées dans les tableaux

Les tableaux sont accompagnés de commentaires explicatifs qui permettent de comprendre les raisons des recommandations et les précautions à prendre dans certains cas. Ces commentaires abordent notamment :

• Les risques liés à l'utilisation de matériaux dans des conditions limites
• Les techniques de traitement possibles pour améliorer les caractéristiques des matériaux
• Les alternatives envisageables en cas d'impossibilité d'utilisation d'un matériau

3.4 Tableau récapitulatif des conditions pouvant être imposées pour utiliser les différents matériaux en remblai

Un tableau récapitulatif synthétise les principales conditions qui peuvent être imposées pour l'utilisation des différents types de matériaux en remblai. Ces conditions peuvent inclure :

• L'aération ou l'humidification du matériau avant mise en œuvre
• L'utilisation d'engins spécifiques pour le compactage
• La mise en place de dispositifs de drainage
• La limitation de la hauteur des couches
• Le traitement à la chaux ou aux liants hydrauliques

Ce tableau est un outil pratique pour les conducteurs de travaux et les chefs de chantier, leur permettant de prendre rapidement les décisions appropriées sur le terrain.

3.5 Exemple de tableau des conditions d'utilisation des matériaux en remblai

Pour illustrer concrètement l'application de ces principes, voici un exemple simplifié de tableau des conditions d'utilisation pour un sol de classe A2 (limon peu plastique) :

Ce type de tableau guide les professionnels dans leurs choix, en fonction des conditions spécifiques de leur chantier.

A lire également Où sont mis en oeuvre les granulats ?

4. Conditions d'utilisation des matériaux en couche de forme

4.1 Conception de la couche de forme

La couche de forme est un élément crucial situé entre le sol support et les couches de chaussée. Elle remplit plusieurs fonctions essentielles :

1. Homogénéisation de la portance : Elle répartit uniformément les charges sur le sol support, compensant les hétérogénéités et réduisant les risques de tassements différentiels.
2. Protection contre le gel : Dans les régions froides, elle protège le sol support contre les effets du gel-dégel.
3. Amélioration de la portance : Elle augmente la capacité portante globale de la structure.
4. Drainage : Bien conçue, elle participe à l'évacuation des eaux infiltrées.
5. Nivellement : Elle fournit une surface plane pour la mise en œuvre des couches supérieures.

La conception prend en compte plusieurs paramètres :

• Nature du sol support
• Trafic prévu
• Conditions climatiques
• Disponibilité des matériaux
• Contraintes environnementales

4.2 Matériaux de couche de forme

Plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés :

1. Matériaux granulaires non traités : 
   • Graves naturelles : Bonne portance, facilité de mise en œuvre.
   • Graves recyclées : Valorisation des déchets, réduction de l'utilisation de ressources naturelles.
2. Matériaux traités : 
   • Sols traités à la chaux : Pour les sols fins, amélioration rapide des caractéristiques mécaniques.
   • Sols traités aux liants hydrauliques : Adaptés à une large gamme de sols, augmentation de la résistance mécanique à long terme.
   • Graves traitées : Très bonnes performances mécaniques, réduction de l'épaisseur de la couche.
3. Matériaux particuliers : 
   • Sous-produits industriels : Laitiers, cendres volantes, valorisation de déchets industriels.
   • Matériaux allégés : Pour les sols compressibles, mais coût élevé.

4.3 Dimensionnement de la couche de forme

Le dimensionnement vise à déterminer l'épaisseur et la composition de la couche. Il prend en compte :

1. Portance du sol support : Exprimée par le module EV2 ou l'indice CBR.
2. Objectif de portance : Défini en fonction du trafic prévu.
3. Caractéristiques des matériaux : Module d'élasticité, angle de frottement interne, cohésion.
4. Conditions climatiques et hydrogéologiques

L'épaisseur varie généralement entre 30 cm et 80 cm, selon les conditions du projet.

4.4 Mise en œuvre de la couche de forme

La qualité de mise en œuvre est cruciale :

1. Préparation du support : 
   • Réglage et compactage du sol support
   • Traitement éventuel du sol
   • Mise en place des dispositifs de drainage
2. Techniques de mise en œuvre : 
   • Matériaux granulaires : Par couches successives, compactage soigné
   • Traitement des sols en place : Malaxage avec liant, compactage immédiat
   • Graves traitées : Mise en œuvre en une ou plusieurs couches
3. Contrôles et essais : 
   • Contrôles de compactage : Essais à la plaque, gammadensimètre
   • Contrôles géométriques : Vérification des épaisseurs et des pentes
   • Essais de portance : Dynaplaque, essai à la plaque

4.5 Aspects environnementaux

La conception intègre de plus en plus les préoccupations environnementales :

1. Utilisation de matériaux recyclés : Graves de démolition, mâchefers d'incinération, sables de fonderie.
2. Techniques à faible impact : Traitement des sols en place, liants à faible teneur en clinker, compactage intelligent.
3. Gestion de l'eau : Systèmes de drainage durables, matériaux drainants, bassins de rétention.

La réalisation d'une couche de forme de qualité nécessite une approche globale, prenant en compte les aspects techniques, économiques et environnementaux du projet.