Les Engins de Terrassement

1. Introduction et Classification

1.1 Rôle du Terrassement

Le terrassement regroupe l'ensemble des opérations visant à préparer un terrain pour la construction :

• Décapage : Enlèvement de la terre végétale superficielle, impropre à la construction.
• Déblais : Excavation des terres en excédent par rapport au profil final souhaité.
• Remblais : Mise en place et compactage de terres d'apport pour atteindre le profil final.
• Mouvement des terres : Transport des déblais vers les zones de remblais ou vers des dépôts extérieurs.
• Nivellement et Réglage : Mise à la cote précise de la plateforme finale.
• Fouille : Excavation spécifique pour les fondations, les tranchées de réseaux, etc.

Ces opérations nécessitent des engins puissants et adaptés pour déplacer efficacement des matériaux souvent lourds et volumineux (terres, roches...).

1.2 Classification Générale des Engins

Les engins de terrassement peuvent être classés selon leur fonction principale :

• Engins d'Excavation / Chargement : Destinés à creuser le sol et à charger les matériaux (pelles, chargeuses).
• Engins de Transport : Destinés à déplacer les matériaux sur des distances variables (tombereaux, camions, décapeuses).
• Engins de Nivellement / Réglage : Destinés à étaler, pousser et régler les matériaux à la cote voulue (bouteurs, niveleuses).
• Engins de Compactage : Destinés à augmenter la densité des sols mis en remblai pour améliorer leurs caractéristiques mécaniques (compacteurs).

Certains engins peuvent assurer plusieurs fonctions (ex: une chargeuse peut excaver et charger, un bouteur peut décaper et niveler). Le choix et la combinaison des engins sur un chantier dépendent de la nature des travaux, des volumes à traiter, des distances de transport et des contraintes du site.

2. Engins d'Excavation et de Chargement

2.1 Pelles Hydrauliques

Ce sont les engins d'excavation les plus polyvalents. Elles sont constituées d'un châssis (sur chenilles pour la stabilité et la mobilité en terrain difficile, ou sur pneus pour la mobilité sur route et les travaux urbains), d'une tourelle rotative (360°), et d'un équipement (flèche, balancier, godet).

Pelle hydraulique sur chenilles.

• Usages : Excavation en fouille ou en tranchée, chargement de camions ou tombereaux, démolition (avec équipements spécifiques : brise-roche hydraulique - BRH, pince...), talutage, manutention.
• Équipements :
  • Godets : De différentes formes et tailles (godet rétro standard, godet de curage, godet trapèze, godet squelette...).
  • Autres outils : BRH, pince de tri, cisaille, grappin, tarière hydraulique...
• Avantages : Grande polyvalence, force d'excavation importante, précision, capacité à travailler en position stationnaire grâce à la tourelle.
• Inconvénients : Mobilité limitée pour les modèles sur chenilles, rendement au chargement parfois inférieur à celui d'une chargeuse.

2.2 Chargeuses

Également appelées chargeurs, elles sont principalement conçues pour charger des matériaux meubles (préalablement excavés ou stockés) dans des unités de transport. Elles sont équipées d'un grand godet frontal monté sur un système de bras articulés. Elles existent sur pneus (très mobiles) ou sur chenilles (meilleure traction et portance).

Chargeuse sur pneus.

• Usages : Chargement de camions/tombereaux depuis un stock ou après excavation par un autre engin, reprise de matériaux, remblayage, nivellement sommaire, manutention (avec fourches).
• Avantages : Grand volume de godet, cycles de chargement rapides, bonne mobilité (surtout sur pneus).
• Inconvénients : Capacité d'excavation limitée (surtout en terrain dur), moins polyvalentes qu'une pelle.

2.3 Mini-Pelles et Mini-Chargeuses

Versions compactes des pelles et chargeuses, idéales pour les travaux en espace restreint, les petits terrassements, les travaux de finition ou chez les particuliers.

Mini-pelle.

• Usages : Petites tranchées (réseaux), fondations de maisons individuelles, aménagements paysagers, travaux en intérieur (démolition), chargement de petites remorques.
• Avantages : Maniabilité, faible encombrement, transport facile, polyvalence grâce aux nombreux accessoires disponibles.
• Inconvénients : Faible capacité de production, portée et profondeur d'excavation limitées.

2.4 Trancheuses

Engins spécifiques conçus pour creuser des tranchées étroites et profondes, principalement pour la pose de réseaux (eau, gaz, électricité, fibre optique). Elles sont équipées d'une chaîne à godets ou d'une roue de coupe.

Trancheuse à chaîne.

• Avantages : Rapidité et régularité de l'excavation de tranchées, faible largeur de fouille (moins de matériaux à évacuer et à remblayer).
• Inconvénients : Usage très spécifique, ne convient pas aux terrains rocheux ou très hétérogènes.

3. Engins de Transport

3.1 Tombereaux (Dumpers)

Véhicules lourds conçus pour transporter de grands volumes de matériaux (terre, roche, granulats) sur des distances moyennes à longues, principalement sur les pistes de chantier. Ils sont équipés d'une benne basculante à l'arrière.

Tombereau articulé.

• Types :
  • Tombereaux rigides : Châssis unique, très grande capacité (jusqu'à plusieurs centaines de tonnes), utilisés dans les carrières et les très grands chantiers. Nécessitent des pistes larges et bien entretenues.
  • Tombereaux articulés : Châssis articulé entre la cabine et la benne, meilleure maniabilité et capacité tout-terrain. Capacité généralement inférieure aux rigides (20 à 60 tonnes). Très courants sur les chantiers de terrassement.
  • Mini-tombereaux : Petits engins pour les chantiers exigus.
• Avantages : Grande capacité de transport, robustesse, adaptés aux conditions difficiles de chantier.
• Inconvénients : Coût élevé, nécessitent des pistes (surtout les rigides), vitesse limitée par rapport aux camions sur route.

3.2 Camions-Bennes

Camions routiers équipés d'une benne basculante. Utilisés pour le transport de matériaux sur route (évacuation vers des dépôts extérieurs, approvisionnement en matériaux de carrière).

Camion-benne.

• Types : 4x2, 6x4, 8x4 (selon le nombre d'essieux et d'essieux moteurs), semi-remorques bennes.
• Avantages : Adaptés au transport routier sur longues distances, rapides, polyvalents.
• Inconvénients : Moins adaptés aux terrains difficiles de chantier (risque d'enlisement), capacité limitée par la réglementation routière (PTAC).

3.3 Décapeuses (Scrapers)

Engins automoteurs ou tractés qui réalisent en un seul passage le décapage, le chargement, le transport et l'épandage de couches de matériaux meubles ou peu cohérents sur des distances moyennes. Ils possèdent une benne avec un bord d'attaque coupant (lame) qui pénètre dans le sol pour le charger.

Décapeuse (Scraper).

• Fonctionnement : La benne s'abaisse, la lame coupe le sol, un tablier mobile à l'avant retient les matériaux. Une fois pleine, la benne se relève, le tablier se ferme, l'engin transporte les matériaux et les décharge en couche régulière en ouvrant un éjecteur à l'arrière.
• Usages : Grands travaux de terrassement en terrain meuble (plateformes, routes, barrages en terre), arase de plateformes.
• Avantages : Très grand rendement pour le cycle complet (décapage-transport-épandage) sur distances optimales (quelques centaines de mètres à 1-2 km), réalise un bon réglage.
• Inconvénients : Nécessite des conditions de sol favorables (ni trop dur, ni trop mou, ni trop rocheux), besoin fréquent d'un bouteur pousseur pour aider au chargement ("push-pull"), moins polyvalents que l'ensemble pelle + tombereau.

4. Engins de Nivellement et de Finition

4.1 Bouteurs (Bulldozers)

Engins puissants sur chenilles (parfois sur pneus), équipés d'une large lame frontale orientable. Utilisés pour pousser de grandes quantités de matériaux, décaper, niveler grossièrement et parfois pour l'aide au chargement des décapeuses.

Bouteur (Bulldozer).

• Équipements :
  • Lame frontale : Peut être droite, universelle (en U), ou orientable (PAT - Power Angle Tilt).
  • Ripper (Défonceuse) : Outil arrière à une ou plusieurs dents pour défoncer les sols durs ou la roche altérée avant excavation.
• Usages : Décapage de terre végétale, poussage de matériaux vers une zone de chargement ou de remblai, nivellement grossier de plateformes, création de pistes, aide au chargement des scrapers, ripage de sols compacts.
• Avantages : Grande force de traction et de poussée, robustesse, capacité à travailler en terrain difficile.
• Inconvénients : Lenteur, réglage peu précis, transport de matériaux inefficace sur plus de quelques dizaines de mètres.

4.2 Niveleuses (Graders)

Engins sur pneus à trois essieux, caractérisés par une très longue lame située entre les essieux avant et arrière, extrêmement mobile et réglable en hauteur et en orientation (verticale et horizontale). Destinés au réglage fin des couches de matériaux.

Niveleuse (Grader).

• Usages : Réglage fin des fonds de forme, des couches de chaussée (graves, sables), talutage précis, création et entretien de fossés, déneigement.
• Avantages : Très grande précision de réglage (souvent assistée par guidage laser ou GPS), polyvalence pour les travaux de finition.
• Inconvénients : Faible capacité de terrassement en volume, nécessite un conducteur très qualifié, moins efficace en terrain très mou ou très dur.

5. Engins de Compactage

Le compactage vise à réduire les vides dans un sol ou un matériau de chaussée mis en remblai, afin d'augmenter sa densité, sa portance, sa stabilité et de réduire sa perméabilité et sa sensibilité à l'eau et au gel.

5.1 Compacteurs Statiques et Vibrants

Ce sont les engins de compactage les plus courants pour les grandes surfaces. Ils utilisent leur poids (statique) et/ou des vibrations pour densifier le matériau.

Compacteur vibrant monocylindre.

• Types :
  • Compacteurs à pneus : Plusieurs roues à pneus lisses. Compactage par pression statique et pétrissage. Efficaces sur sols cohérents et pour les couches de liaison en enrobé.
  • Compacteurs à pieds dameurs (ou pieds de mouton) : Cylindre muni de protubérances (pieds). Compactage en profondeur par concentration de pression. Efficaces sur sols fins et cohérents.
  • Compacteurs vibrants lisses (monocylindre ou tandem) : Un ou deux cylindres métalliques lisses qui vibrent à haute fréquence. Très efficaces sur sols grenus (sables, graves) et pour le compactage des enrobés bitumineux.
  • Compacteurs mixtes (VPC) : Combinent un cylindre vibrant lisse à l'avant et des pneus à l'arrière. Polyvalents.
• Paramètres clés : Poids statique, amplitude et fréquence de vibration, vitesse d'avance, nombre de passes. Le choix dépend de la nature du matériau et de l'épaisseur de la couche à compacter.

5.2 Plaques Vibrantes et Pilonneuses

Engins de compactage plus petits, guidés manuellement, pour les zones exiguës ou les petites réparations.

Plaque vibrante (gauche) et pilonneuse (droite).

• Plaques vibrantes : Plaque métallique plane mise en vibration. Pour sols grenus, enrobés, pavés.
• Pilonneuses (grenouilles) : Compactage par impacts répétés d'un sabot. Pour sols cohérents dans les tranchées ou les zones difficiles d'accès.

6. Critères de Choix, Sécurité et Maintenance

6.1 Critères de Choix d'un Engin

Le choix des engins pour un chantier de terrassement est une décision économique et technique cruciale qui dépend de :

• Nature du travail : Excavation, transport, réglage, compactage ?
• Nature et volume des matériaux : Terre végétale, argile, sable, roche ? Volumes importants ou faibles ?
• Distances de transport : Courtes (poussage au bouteur), moyennes (scraper, tombereau articulé), longues (camion).
• Conditions du site : Espace disponible, portance du terrain, pentes, accès, météo.
• Rendement requis et délais : Adapter la taille et le nombre d'engins aux objectifs de production.
• Coût : Coût horaire de l'engin (location/amortissement, carburant, conducteur, entretien) rapporté à sa production.

L'optimisation d'un atelier de terrassement implique souvent de bien équilibrer les capacités des engins d'excavation, de transport et de compactage pour éviter les temps d'attente.

6.2 Sécurité sur les Chantiers de Terrassement

Les chantiers de terrassement présentent des risques importants liés à la circulation et à la manœuvre des engins lourds, aux excavations, à la coactivité. La sécurité est primordiale :

• Formation des conducteurs : Détention obligatoire du CACES (Certificat d'Aptitude à la Conduite En Sécurité) approprié à l'engin.
• État des engins : Vérifications journalières, entretien régulier, dispositifs de sécurité fonctionnels (avertisseur de recul, rétroviseurs, ceintures...).
• Organisation du chantier : Plan de circulation clair, séparation des flux piétons/engins, signalisation, balisage des zones dangereuses (fouilles, talus instables).
• Stabilité des excavations : Respect des pentes de talus de sécurité, blindage des tranchées si nécessaire.
• Gestion de la coactivité : Coordination entre les différentes entreprises et les différents postes de travail.
• Équipements de Protection Individuelle (EPI) : Casque, chaussures de sécurité, gilet haute visibilité obligatoires.

6.3 Maintenance des Engins

Les engins de terrassement sont soumis à des conditions de travail sévères. Une maintenance rigoureuse est indispensable pour :

• Assurer la sécurité : Prévenir les pannes pouvant causer des accidents.
• Garantir la disponibilité : Éviter les arrêts de chantier coûteux.
• Optimiser les performances : Un engin bien entretenu est plus productif et consomme moins.
• Prolonger la durée de vie : Rentabiliser l'investissement.

La maintenance comprend les contrôles journaliers par le conducteur (niveaux, graissage, état visuel), l'entretien préventif périodique (vidanges, filtres, inspections selon le plan du constructeur) et les réparations curatives en cas de panne.

7. Conclusion

Les engins de terrassement constituent une famille diversifiée d'équipements mécaniques indispensables à la réalisation des infrastructures modernes. De la puissante pelle hydraulique au précis compacteur, chaque engin a un rôle spécifique et contribue à l'efficacité globale du chantier.

Le choix judicieux des engins, leur combinaison optimale au sein d'un "atelier" de production, et leur utilisation par des conducteurs formés et respectueux des règles de sécurité sont des facteurs clés de succès pour tout projet de terrassement. La maîtrise de ces équipements, de leurs capacités et de leurs limites, est une compétence essentielle pour l'ingénieur et le technicien de génie civil.