Études de cas pratique

EGC

Terrassement pour une Route

Terrassement pour une Route

Terrassement pour une Route

Comprendre le Terrassement pour une Route

Le terrassement est une phase fondamentale de la construction routière. Il consiste à modifier le relief du terrain naturel pour créer la plateforme de la future route. Cela implique des opérations de déblai (enlèvement de matériaux) et de remblai (apport de matériaux). Une estimation précise des volumes est cruciale pour la planification du chantier, la gestion des ressources (engins, matériaux, personnel) et la maîtrise des coûts.

Cet exercice a pour objectifs de :

  • Calculer les volumes de déblai et de remblai.
  • Prendre en compte le foisonnement des matériaux excavés.
  • Déterminer les besoins en matériaux d'apport.
  • Estimer le nombre de rotations de camions et la durée des opérations de transport.

Données de l'Exercice

Un projet de construction concerne une nouvelle section de route. Le profil en long simplifié du projet est le suivant :

Caractéristiques générales :

  • Longueur totale de la section de route (\(L_{\text{route}}\)) : \(800 \, \text{m}\)
  • Largeur de la plateforme finie (\(l_{\text{plateforme}}\)) : \(12 \, \text{m}\)

Détail des zones de terrassement :

  • Zone 1 (Déblai) :
    • Longueur (\(L_{\text{deblai}}\)) : \(300 \, \text{m}\)
    • Profondeur moyenne de déblai (\(P_{\text{deblai}}\)) : \(1.8 \, \text{m}\)
    • Nature du sol : Argile compacte, coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.30\)
  • Zone 2 (Remblai) :
    • Longueur (\(L_{\text{remblai}}\)) : \(500 \, \text{m}\)
    • Hauteur moyenne de remblai (\(H_{\text{remblai}}\)) : \(1.2 \, \text{m}\)
    • Le matériau de remblai doit être compacté. On vise un volume en place après compactage. On considère qu'il faut \(1.15 \, \text{m}^3\) de matériau foisonné pour obtenir \(1 \, \text{m}^3\) de remblai compacté (facteur de conversion foisonné à compacté).

Gestion des matériaux et transport :

  • Réutilisation des déblais : \(70\%\) du volume de déblai foisonné est jugé apte à être réutilisé en remblai.
  • Camions de transport : Capacité utile par camion (\(C_{\text{camion}}\)) : \(10 \, \text{m}^3\) (volume foisonné).
  • Temps de cycle moyen d'un camion (chargement, transport A/R, déchargement, attentes) : \(25 \, \text{minutes/cycle}\).
  • Durée journalière de travail effectif sur le chantier : \(8 \, \text{heures/jour}\).
Schéma Simplifié du Profil en Long
Terrain Naturel Déblai L_deblai = 300 m P_deblai = 1.8 m Remblai L_remblai = 500 m H_remblai = 1.2 m Profil en Long Schématique du Projet Routier

Schéma illustrant les zones de déblai et de remblai du projet.

Questions à Traiter

  1. Calculer le volume de déblai en place (\(V_{\text{deblai_place}}\)) à extraire.
  2. Calculer le volume de déblai foisonné (\(V_{\text{deblai_foisonne}}\)) à transporter.
  3. Calculer le volume de remblai compacté (\(V_{\text{remblai_compacte}}\)) nécessaire pour la Zone 2.
  4. Calculer le volume de déblai foisonné réutilisable en remblai (\(V_{\text{deblai_reutilisable}}\)).
  5. Déterminer le volume de matériau d'apport extérieur foisonné (\(V_{\text{apport_ext_foisonne}}\)) nécessaire pour combler le remblai, après utilisation des déblais réutilisables.
  6. Calculer le volume total de matériaux foisonnés à transporter (déblais non réutilisés à évacuer + apport extérieur).
  7. Estimer le nombre total de rotations de camions (\(N_{\text{rotations}}\)) nécessaires pour tous les mouvements de terres.
  8. Calculer la durée totale estimée (en jours) pour l'ensemble des opérations de transport par camion.

Correction : Terrassement pour une Route

Question 1 : Volume de déblai en place (\(V_{\text{deblai_place}}\))

Principe :

Le volume de déblai en place est le volume de matériau tel qu'il se trouve dans le sol avant excavation. Il est calculé en multipliant la longueur, la largeur et la profondeur moyenne de la zone de déblai.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{deblai_place}} = L_{\text{deblai}} \times l_{\text{plateforme}} \times P_{\text{deblai}} \]
Données spécifiques :
  • \(L_{\text{deblai}} = 300 \, \text{m}\)
  • \(l_{\text{plateforme}} = 12 \, \text{m}\)
  • \(P_{\text{deblai}} = 1.8 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{deblai_place}} &= 300 \, \text{m} \times 12 \, \text{m} \times 1.8 \, \text{m} \\ &= 6480 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le volume de déblai en place est \(V_{\text{deblai_place}} = 6480 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q1) : Si la largeur de la plateforme était de \(10 \, \text{m}\) au lieu de \(12 \, \text{m}\), le volume de déblai en place serait-il plus grand ou plus petit (les autres dimensions restant inchangées) ?

Question 2 : Volume de déblai foisonné (\(V_{\text{deblai_foisonne}}\))

Principe :

Lorsqu'un sol est excavé, son volume augmente en raison de la décompaction des particules. C'est le phénomène de foisonnement. Le volume foisonné est obtenu en multipliant le volume en place par le coefficient de foisonnement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{deblai_foisonne}} = V_{\text{deblai_place}} \times C_f \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{deblai_place}} = 6480 \, \text{m}^3\) (résultat Q1)
  • \(C_f = 1.30\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{deblai_foisonne}} &= 6480 \, \text{m}^3 \times 1.30 \\ &= 8424 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le volume de déblai foisonné est \(V_{\text{deblai_foisonne}} = 8424 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q2) : Si le coefficient de foisonnement d'un matériau est de 1.25, cela signifie que son volume :

Question 3 : Volume de remblai compacté (\(V_{\text{remblai_compacte}}\))

Principe :

Le volume de remblai compacté est le volume final de matériau nécessaire pour combler la zone de remblai, après compactage. Il est calculé en multipliant la longueur, la largeur et la hauteur moyenne de la zone de remblai.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{remblai_compacte}} = L_{\text{remblai}} \times l_{\text{plateforme}} \times H_{\text{remblai}} \]
Données spécifiques :
  • \(L_{\text{remblai}} = 500 \, \text{m}\)
  • \(l_{\text{plateforme}} = 12 \, \text{m}\)
  • \(H_{\text{remblai}} = 1.2 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{remblai_compacte}} &= 500 \, \text{m} \times 12 \, \text{m} \times 1.2 \, \text{m} \\ &= 7200 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le volume de remblai compacté nécessaire est \(V_{\text{remblai_compacte}} = 7200 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q3) : Pour calculer le volume de remblai compacté, quelle dimension n'est PAS directement utilisée dans la formule \(V = L \times l \times H\)?

Question 4 : Volume de déblai foisonné réutilisable en remblai (\(V_{\text{deblai_reutilisable}}\))

Principe :

Une partie des matériaux excavés (déblais) peut souvent être réutilisée pour constituer les remblais. Ce volume est calculé en appliquant le pourcentage de réutilisation au volume de déblai foisonné.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{deblai_reutilisable}} = V_{\text{deblai_foisonne}} \times \text{Pourcentage de réutilisation} \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{deblai_foisonne}} = 8424 \, \text{m}^3\) (résultat Q2)
  • Pourcentage de réutilisation = \(70\% = 0.70\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{deblai_reutilisable}} &= 8424 \, \text{m}^3 \times 0.70 \\ &= 5896.8 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

Ce volume de \(5896.8 \, \text{m}^3\) est un volume foisonné. Lorsqu'il sera utilisé en remblai, il contribuera à une partie du \(V_{\text{remblai_compacte}}\) après avoir été lui-même compacté.

Résultat Question 4 : Le volume de déblai foisonné réutilisable est \(V_{\text{deblai_reutilisable}} \approx 5896.8 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q4) : Si le pourcentage de réutilisation des déblais passe de 70% à 50%, le volume de déblai foisonné réutilisable :

Question 5 : Volume de matériau d'apport extérieur foisonné (\(V_{\text{apport_ext_foisonne}}\))

Principe :

D'abord, il faut déterminer quel volume compacté les déblais réutilisables peuvent fournir. On sait qu'il faut \(1.15 \, \text{m}^3\) de matériau foisonné pour obtenir \(1 \, \text{m}^3\) de remblai compacté. Donc, \(1 \, \text{m}^3\) de matériau foisonné donnera \(1/1.15 \, \text{m}^3\) de remblai compacté. Ensuite, on calcule le volume de remblai compacté encore manquant. Finalement, on convertit ce volume manquant (compacté) en volume d'apport extérieur foisonné.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{compacte_fourni_par_reutilisable}} = \frac{V_{\text{deblai_reutilisable}}}{\text{Facteur foisonne} \rightarrow \text{compacte}} \] \[ V_{\text{remblai_compacte_manquant}} = V_{\text{remblai_compacte}} - V_{\text{compacte_fourni_par_reutilisable}} \] \[ V_{\text{apport_ext_foisonne}} = V_{\text{remblai_compacte_manquant}} \times \text{Facteur foisonne} \rightarrow \text{compacte} \]

Le "Facteur foisonne \(\rightarrow\) compacte" est ici \(1.15\).

Données spécifiques :
  • \(V_{\text{deblai_reutilisable}} = 5896.8 \, \text{m}^3\) (résultat Q4)
  • \(V_{\text{remblai_compacte}} = 7200 \, \text{m}^3\) (résultat Q3)
  • Facteur foisonné pour \(1 \, \text{m}^3\) compacté = \(1.15\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{compacte_fourni_par_reutilisable}} &= \frac{5896.8 \, \text{m}^3}{1.15} \\ &\approx 5127.65 \, \text{m}^3 \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} V_{\text{remblai_compacte_manquant}} &= 7200 \, \text{m}^3 - 5127.65 \, \text{m}^3 \\ &\approx 2072.35 \, \text{m}^3 \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} V_{\text{apport_ext_foisonne}} &= 2072.35 \, \text{m}^3 \times 1.15 \\ &\approx 2383.20 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le volume de matériau d'apport extérieur foisonné nécessaire est \(V_{\text{apport_ext_foisonne}} \approx 2383.2 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q5) : Si le facteur de conversion "foisonné \(\rightarrow\) compacté" (ici 1.15) augmente (par exemple à 1.20), cela signifie qu'il faut plus ou moins de matériau foisonné pour obtenir \(1 \, \text{m}^3\) de remblai compacté ?

Question 6 : Volume total de matériaux foisonnés à transporter

Principe :

Le volume total à transporter par camion inclut les déblais foisonnés qui ne sont pas réutilisés (et doivent donc être évacués) et le volume de matériau d'apport extérieur foisonné à amener sur le site.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V_{\text{deblai_a_evacuer}} = V_{\text{deblai_foisonne}} - V_{\text{deblai_reutilisable}} \] \[ V_{\text{total_transport}} = V_{\text{deblai_a_evacuer}} + V_{\text{apport_ext_foisonne}} \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{deblai_foisonne}} = 8424 \, \text{m}^3\) (résultat Q2)
  • \(V_{\text{deblai_reutilisable}} = 5896.8 \, \text{m}^3\) (résultat Q4)
  • \(V_{\text{apport_ext_foisonne}} = 2383.2 \, \text{m}^3\) (résultat Q5)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{deblai_a_evacuer}} &= V_{\text{deblai_foisonne}} - V_{\text{deblai_reutilisable}} \\ &= 8424 \, \text{m}^3 - 5896.8 \, \text{m}^3 \\ &= 2527.2 \, \text{m}^3 \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} V_{\text{total_transport}} &= V_{\text{deblai_a_evacuer}} + V_{\text{apport_ext_foisonne}} \\ &= 2527.2 \, \text{m}^3 + 2383.2 \, \text{m}^3 \\ &= 4910.4 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : Le volume total de matériaux foisonnés à transporter est \(V_{\text{total_transport}} = 4910.4 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire (Q6) : Le volume total de matériaux foisonnés à transporter comprend :

Question 7 : Nombre total de rotations de camions (\(N_{\text{rotations}}\))

Principe :

Le nombre de rotations est obtenu en divisant le volume total de matériaux foisonnés à transporter par la capacité utile d'un camion. Il faut arrondir au nombre entier supérieur, car un voyage partiellement rempli compte comme un voyage complet.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ N_{\text{rotations}} = \text{Plafond} \left( \frac{V_{\text{total_transport}}}{C_{\text{camion}}} \right) \]

"Plafond" signifie arrondir à l'entier supérieur.

Données spécifiques :
  • \(V_{\text{total_transport}} = 4910.4 \, \text{m}^3\) (résultat Q6)
  • \(C_{\text{camion}} = 10 \, \text{m}^3/\text{rotation}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{rotations}} &= \text{Plafond} \left( \frac{V_{\text{total_transport}}}{C_{\text{camion}}} \right) \\ &= \text{Plafond} \left( \frac{4910.4 \, \text{m}^3}{10 \, \text{m}^3/\text{rotation}} \right) \\ &= \text{Plafond}(491.04) \\ &\Rightarrow 492 \, \text{rotations} \end{aligned} \]
Résultat Question 7 : Le nombre total de rotations de camions nécessaires est de \(492 \, \text{rotations}\).

Quiz Intermédiaire (Q7) : Si la capacité d'un camion (\(C_{\text{camion}}\)) double, le nombre total de rotations nécessaires (en gardant le même volume total à transporter) va approximativement :

Question 8 : Durée totale estimée des opérations de transport (en jours)

Principe :

La durée totale est le produit du nombre de rotations par le temps de cycle d'un camion, divisé par la durée de travail journalière. Le temps de cycle doit être converti en heures.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{cycle_heures}} = \frac{T_{\text{cycle_minutes}}}{60} \] \[ \text{Durée}_{\text{total_heures}} = N_{\text{rotations}} \times T_{\text{cycle_heures}} \] \[ \text{Durée}_{\text{jours}} = \frac{\text{Durée}_{\text{total_heures}}}{\text{Heures de travail/jour}} \]
Données spécifiques :
  • \(N_{\text{rotations}} = 492 \, \text{rotations}\) (résultat Q7)
  • \(T_{\text{cycle_minutes}} = 25 \, \text{minutes/cycle}\)
  • Heures de travail/jour = \(8 \, \text{h/jour}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{cycle_heures}} &= \frac{T_{\text{cycle_minutes}}}{60} \\ &= \frac{25 \, \text{min}}{60 \, \text{min/h}} \\ &\approx 0.4167 \, \text{h/cycle} \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} \text{Durée}_{\text{total_heures}} &= N_{\text{rotations}} \times T_{\text{cycle_heures}} \\ &= 492 \, \text{rotations} \times 0.4167 \, \text{h/rotation} \\ &\approx 205.0164 \, \text{heures} \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} \text{Durée}_{\text{jours}} &= \frac{\text{Durée}_{\text{total_heures}}}{\text{Heures de travail/jour}} \\ &= \frac{205.0164 \, \text{h}}{8 \, \text{h/jour}} \\ &\approx 25.63 \, \text{jours} \end{aligned} \]

En pratique, on arrondirait au jour supérieur ou on planifierait en conséquence, soit 26 jours.

Résultat Question 8 : La durée totale estimée pour les opérations de transport est d'environ \(25.63 \, \text{jours}\) (soit \(26\) jours de chantier pour cette tâche).

Quiz Intermédiaire (Q8) : Si le temps de cycle moyen d'un camion augmente, la durée totale des opérations de transport (en jours) pour un même nombre de rotations :

Quiz Récapitulatif

1. Le volume de déblai "en place" est généralement :

2. Si l'on vous dit qu'il faut \(1.20 \, \text{m}^3\) de matériau foisonné pour obtenir \(1 \, \text{m}^3\) de remblai compacté, cela signifie que pour obtenir \(100 \, \text{m}^3\) de remblai compacté, il faut apporter un volume de matériau foisonné de :

3. Lequel de ces facteurs n'influence PAS directement le volume total de déblai foisonné à extraire d'une zone définie ?

Glossaire

Terrassement
Ensemble des opérations de modification du relief d'un terrain, comprenant les déblais et les remblais, en vue de la réalisation d'un ouvrage.
Déblai
Matériaux (terre, roche, etc.) extraits d'un site lors de travaux d'excavation pour abaisser le niveau du terrain.
Remblai
Matériaux apportés et mis en place pour combler une excavation ou surélever le niveau d'un terrain.
Foisonnement
Augmentation du volume apparent d'un sol lorsqu'il est excavé et foisonné (ameubli), due à la décompaction des particules et à l'introduction de vides.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume foisonné et le volume en place d'un matériau. \(C_f = V_{\text{foisonne}} / V_{\text{place}}\). Il est toujours supérieur à 1.
Compactage
Opération consistant à réduire les vides dans un matériau de remblai par application d'une énergie mécanique, afin d'augmenter sa densité, sa portance et sa stabilité.
Volume en Place
Volume d'un matériau tel qu'il se trouve dans son état naturel (pour un déblai) ou après compactage (pour un remblai).
Plateforme (routière)
Surface supérieure des terrassements sur laquelle sera construite la chaussée.
Profil en Long
Représentation graphique de la coupe verticale du terrain et du projet routier selon son axe longitudinal.
Exercice : Mouvements de Terres Projet Routier - Application Pratique

D’autres exercices de terrassement:

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *