Études de cas pratique

EGC

Calcul de terrassement zone urbaine

Calcul de Terrassement en Zone Urbaine

Comprendre le Terrassement en Milieu Urbain

Le terrassement en zone urbaine est souvent plus complexe que les travaux en rase campagne. Il faut composer avec la présence de bâtiments avoisinants, de réseaux enterrés (gaz, électricité, eau, télécoms), des restrictions de circulation, et des espaces de travail et de stockage souvent très limités. La gestion des déblais (terres excavées) devient alors un enjeu majeur, car les possibilités de stockage sur site sont réduites et l'évacuation par camions peut être coûteuse et soumise à des contraintes horaires. Ce type de projet exige une planification rigoureuse des volumes, des rotations de camions et de la coordination avec les autres corps de métier et les services de la ville.

Données de l'étude

Un chantier en centre-ville nécessite l'excavation pour la fondation d'un nouveau bâtiment.

Caractéristiques du projet :

  • Dimensions de l'excavation : Longueur \(L = 20 \, \text{m}\), Largeur \(l = 10 \, \text{m}\), Profondeur \(P = 3 \, \text{m}\).
  • Coefficient de foisonnement du sol : \(C_f = 1.30\).
  • Capacité de stockage temporaire sur le chantier (pour les déblais foisonnés avant évacuation) : \(V_{\text{stock_max_foisonne}} = 50 \, \text{m}^3\).
  • Capacité utile d'un camion pour l'évacuation des déblais foisonnés : \(V_{\text{camion}} = 8 \, \text{m}^3\).

Hypothèse : L'excavation a des parois verticales (cas simplifié). Aucune réutilisation des déblais sur site n'est prévue.

Schéma d'Excavation en Zone Urbaine
Excavation et Évacuation Urbaine Bâti Existant Bâti Existant Zone d'Excavation 20m x 10m x 3m Accès Camions Stock Temp. max 50m³ Camion 8m³

Illustration d'un chantier d'excavation en milieu urbain avec contraintes.

Questions à traiter

  1. Calculer le volume de terre en place à excaver (\(V_{\text{excavation_en_place}}\)).
  2. Calculer le volume total de déblais foisonnés à gérer (\(V_{\text{deblais_foisonnes_total}}\)).
  3. Déterminer le nombre de rotations de camions nécessaires pour évacuer tous les déblais, en tenant compte de la capacité de stockage temporaire sur site. (Expliquer la stratégie d'évacuation).

Correction : Calcul de Terrassement en Zone Urbaine

Question 1 : Volume de terre en place à excaver (\(V_{\text{excavation_en_place}}\))

Principe :

Le volume de terre "en place" est le volume que la terre occupe dans le sol avant qu'on ne commence à creuser. Pour une excavation de forme simple comme un parallélépipède rectangle (une "boîte"), ce volume se calcule en multipliant ses trois dimensions : la longueur, la largeur et la profondeur. C'est la première étape pour savoir quelle quantité de terre nous allons manipuler.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{excavation_en_place}} = L \times l \times P\]
Données spécifiques :
  • Longueur de l'excavation (\(L\)) : \(20 \, \text{m}\)
  • Largeur de l'excavation (\(l\)) : \(10 \, \text{m}\)
  • Profondeur de l'excavation (\(P\)) : \(3 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{excavation_en_place}} &= 20 \, \text{m} \times 10 \, \text{m} \times 3 \, \text{m} \\ &= 200 \, \text{m}^2 \times 3 \, \text{m} \\ &= 600 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le volume de terre en place à excaver est de \(V_{\text{excavation_en_place}} = 600 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire 1 : Une fouille mesure 5m de long, 4m de large et 2m de profondeur. Quel est son volume en place ?

Question 2 : Volume total de déblais foisonnés à gérer (\(V_{\text{deblais_foisonnes_total}}\))

Principe :

Une fois la terre excavée, elle "gonfle" : c'est le foisonnement. Son volume devient plus important que lorsqu'elle était compactée dans le sol. Le coefficient de foisonnement (\(C_f\)) nous indique cette augmentation. Pour trouver le volume total de terre foisonnée que nous aurons à gérer (stocker temporairement et/ou évacuer), nous multiplions le volume en place que nous venons de calculer par ce coefficient de foisonnement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{deblais_foisonnes_total}} = V_{\text{excavation_en_place}} \times C_f\]
Données spécifiques :
  • Volume d'excavation en place (\(V_{\text{excavation_en_place}}\)) : \(600 \, \text{m}^3\) (de Q1)
  • Coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.30\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{deblais_foisonnes_total}} &= 600 \, \text{m}^3 \times 1.30 \\ &= 780 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le volume total de déblais foisonnés à gérer est de \(V_{\text{deblais_foisonnes_total}} = 780 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire 2 : Si 100 m³ de terre en place foisonnent avec un \(C_f = 1.2\), quel est le volume foisonné total ?

Question 3 : Nombre de rotations de camions nécessaires

Principe et Stratégie d'Évacuation :

Nous avons un volume total de déblais foisonnés à évacuer (\(V_{\text{deblais_foisonnes_total}} = 780 \, \text{m}^3\)). En zone urbaine, l'espace est limité. Nous avons une petite zone de stockage temporaire sur le chantier qui peut contenir au maximum \(V_{\text{stock_max_foisonne}} = 50 \, \text{m}^3\) de terre foisonnée. La stratégie sera donc la suivante :

  1. L'excavation commence. Les déblais sont d'abord mis dans la zone de stockage temporaire jusqu'à ce qu'elle soit pleine (ou presque).
  2. Une fois la zone de stockage pleine, ou dès qu'un camion est disponible, on charge un camion avec les déblais provenant du stock temporaire ou directement de l'excavation si le stock est plein et que l'excavation continue.
  3. Le camion part évacuer sa charge. Pendant ce temps, l'excavation peut continuer et les déblais peuvent à nouveau être stockés temporairement si de la place s'est libérée, ou l'excavation peut être mise en pause si le stock est plein et qu'aucun camion n'est là.
Pour simplifier le calcul du nombre total de rotations, nous allons considérer que l'ensemble des \(780 \, \text{m}^3\) foisonnés doit être évacué. La zone de stockage temporaire sert de tampon mais ne réduit pas le volume total à évacuer. Chaque camion peut emporter \(V_{\text{camion}} = 8 \, \text{m}^3\) de déblais foisonnés. Pour trouver le nombre de rotations, on divise le volume total foisonné à évacuer par la capacité d'un camion. Comme on ne peut pas faire une fraction de rotation de camion pour évacuer la totalité, on arrondira toujours au nombre entier supérieur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{rotations}} = \frac{V_{\text{deblais_foisonnes_total}}}{V_{\text{camion}}}\]

Puis arrondir au nombre entier supérieur si le résultat n'est pas entier.

Données spécifiques :
  • Volume total de déblais foisonnés à évacuer (\(V_{\text{deblais_foisonnes_total}}\)) : \(780 \, \text{m}^3\) (de Q2)
  • Capacité utile d'un camion (\(V_{\text{camion}}\)) : \(8 \, \text{m}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{rotations}} &= \frac{780 \, \text{m}^3}{8 \, \text{m}^3/\text{rotation}} \\ &= 97.5 \, \text{rotations} \end{aligned} \]

Puisqu'on ne peut pas faire 0.5 rotation et que toute la terre doit être évacuée, on arrondit à l'entier supérieur.

\[ N_{\text{rotations}} \Rightarrow 98 \, \text{rotations} \]
Résultat Question 3 : Le nombre de rotations de camions nécessaires pour évacuer tous les déblais est de 98 rotations.

Note sur la stratégie : La zone de stockage de \(50 \, \text{m}^3\) permettrait de stocker l'équivalent de \(50 / 8 \approx 6.25\) chargements de camion. Cela signifie que l'excavation peut continuer pendant un certain temps même si les camions ne sont pas immédiatement disponibles, ce qui fluidifie le travail de la pelle. Cependant, le volume total à évacuer reste le même.

Quiz Intermédiaire 3 : S'il faut évacuer 100 m³ de déblais foisonnés avec des camions de 7 m³ de capacité, combien de rotations sont nécessaires ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. En terrassement urbain, une contrainte majeure est souvent :

2. Si \(V_{\text{excavation_en_place}} = 200 \, \text{m}^3\) et \(C_f = 1.25\), alors \(V_{\text{deblais_foisonnes_total}}\) est :

3. Pour évacuer 300 m³ de déblais foisonnés avec des camions de 10 m³ de capacité, combien de rotations faut-il ?

Glossaire

Terrassement en Zone Urbaine
Travaux de modification du relief du sol (excavation, remblai) réalisés dans un environnement bâti et dense, caractérisés par des contraintes d'espace, de voisinage, de réseaux et de circulation.
Déblai
Matériaux (terre, roches, etc.) excavés du sol.
Volume en Place
Volume initial du matériau dans le sol avant son extraction.
Foisonnement
Augmentation de volume d'un matériau après son excavation.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume foisonné et le volume en place (\(V_{\text{foisonné}} / V_{\text{en_place}}\)).
Volume Foisonné
Volume du matériau après excavation et foisonnement. C'est le volume à considérer pour le transport et le stockage temporaire.
Stockage Temporaire sur Site
Zone délimitée sur le chantier pour entreposer provisoirement les déblais avant leur évacuation ou réutilisation. Sa capacité est souvent limitée en milieu urbain.
Rotation de Camion
Cycle complet d'un camion d'évacuation : arrivée sur site, chargement, trajet vers le lieu de décharge, déchargement, et retour sur site (ou départ définitif).
Réseaux Enterrés (ou Concessionnaires)
Ensemble des canalisations (eau, gaz, assainissement) et câbles (électricité, télécommunications) présents dans le sous-sol, nécessitant une identification et une protection particulières lors des travaux.
Calcul de Terrassement en Zone Urbaine - Exercice d'Application

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