Memoire Jikolum

UTILISATION DE LA TECHNIQUE DE LA LITHO STABILISATION EN ASSISE DE CHAUSSEE : CAS DES TRAVAUX DE RENFORCEMENT DU TRONCON OUAGA-PO FRONTIERE DU GHANA . –

Mémoire pour l’obtention du diplôme de

MASTER EN INGÉNIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT OPTION : Routes et Ouvrages d’art

Présenté et soutenu publiquement le 10 Juin 2011 par :

JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

Travaux dirigés par :

Ismaïla GUEYE

Ali SANA

Enseignant au 2iE

Chef de département

UTER ISM

DGR au LNBTP

Promotion 2010 - 2011 [Tapez un texte]

Utili Uti lisat satii on de la techni technique que de la litho li tho stab stabi lisat li satii on en assi assise se de de chaussée chaussée : C as du du projet pr ojet de de re r enforcem nf orceme ent du tro tr onçon nçon Ouaga-Pô O uaga-Pô – F F r onti nti èr e du Gha G hana na..

DEDICACE 

À mes parents DAKEOUDION Ngangmian et DEHONG Mberdet, pour le sacrifice énorme

consenti à mon éducation et à ma formation ; 

À mon oncle paternel MBAITOLOUM Weina pour le soutien et la générosité indéfectible ;



À mes frères et sœurs : sœurs : DEROH, BINON, NERAMBAYE, GUESLAR, BERAL, LOTAL et BETEL

pour les encouragements perpétuels, le soutien moral, la joie et la sécurité qu’ils m’apportent. m’apportent .

Je dédie ce travail.

« Je travaillerais avec avec enthousiasme, j’aurais j’aurais une attitude joyeuse et je viserais toujours l’excellence. »

Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

[Promotion 2010 – 2011]

II

Utili Uti lisat satii on de la techni technique que de la litho li tho stab stabi lisat li satii on en en assise assi se de de chaussée chaussée : C as du du projet pr ojet de de r enforce enfor cem ment du du tronço tr onçon n Ouaga-P Ouag a-Pô ô – F F r ontièr ntièr e du du Gha G hana na..

REMERCIEMENTS

Qu’il nous soit permis d’exprimer notre gratitude ici à tous ceux qui d’une manière ou d’une autre ont contribué à l’aboutissement de cette étude qui s’inscrit dans le cadre du mémoire de fin d’études. Il a d’abord fallu la confiance du personnel du Labor atoire Labor atoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP) pour que cette étude prenne forme. Nous remercions personnellement personnellement sa Directrice Générale Mme Clémence TRAORE qui nous a accordé ce stage et notre maître de stage Mr Ali SANA qui s’est assuré de toutes les conditions de travail et a su répondre à nos moindres préoccupations. Qu’ils trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude. Nous remercions également toute l’équipe pédagogique du 2iE pour l’enseignement et leur disponibilité à assurer notre formation professionnelle. En particulier, que Mr Ismaïla GUEYE,

notre Directeur de Mémoire, qui n’a ménagé aucun effort dans la recherche d’une

assistance au bon déroulement de ce mémoire soit témoin de notre sincère reconnaissance. Nous remercions enfin : 

Notre oncle et tuteur DJIM DOUMBE DAMBA pour son soutien et ses encouragements encouragements ;



Notre très chère amie GAOUNA SENDY Barbara pour son soutien multiforme durant toutes ces années passées ensemble ;



Notre camarade MADJITOLOUM Bonheur avec qui nous avons mené cette étude de front et qui nous a été d’un très t rès grand apport ; apport ;



Nos amis et frères SAYAM Roger, MBAIADJIM Vincent, ABAKAR Ibrahim, NODJIASDE

Marius ,

MASRA

Sosthène ,

IMMADJIFFAN

Andrim,

MBAIRANGONE Samson ,… qui nous épaulent chaque épaulent chaque jour ; 

Tous les étudiants du 2iE (2008-2011) pour la bonne ambiance et l’esprit de paix et d’harmonie qu’ils ont su préserver au sein de l’Institut ; l’Institut ;



La communauté tchadienne du 2iE (AET-2iE) et toute la grande communauté tchadienne au Burkina-Faso (AESET-BF) (AESET- BF) pour l’ambiance fraternelle qu’elles ont su créer autour de nous durant tout notre séjour au Burkina-Faso (2005-2011).

T oute no notre tre re r econna connaii ssa ssance nce à DI E U ; qu’il vous bénisse au -delà delà et par par--dessu dessuss toutes vos attentes. Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

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III

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana.

RESUME La question de disponibilité de matériaux de viabilité se pose de plus en plus avec acuité dans

les projets routiers de nos jours. Cet état de fait a conduit vers des techniques d’amélioration des performances de matériaux utilisables en couche de chaussée. La litho Stabilisation est l’une de ces techniques et elle consiste à améliorer la portance des graveleux latéritiques utilisés en assise des chaussées par adjonction d’une quantité de concassé de granite déterminée en conséquence. La détermination de ce taux optimal d’amélioration ainsi que le souci de montrer les avantages de cette technique sont au centre du présent projet d’étude qui a pour thème : utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée: cas des travaux de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – frontière du Ghana.

Les essais effectués sur la grave argileuse latéritique et le concassé de granite ont montré que les matériaux soumis à l’étude vérifient bien les conditions figurant dans le cahie r des prescriptions techniques du projet. Les essais de portance à savoir l’essai Proctor modifié et l’essai CBR ont été réalisés sur plusieurs mélanges de latérite et de concassé de granite. Une analyse de l’évolution de la densité sèche de la latérite li tho stabilisée a montré que la densité sèche maximale est atteinte pour une amélioration à 20% de concassé de granite. L’analyse de la variation de la portance de la latérite stabilisée en fonction du concassé de granite a montré que la portance est maximale pour une amélioration à 20% de concassé de granite. L’amélioration de la latérite au concassé de granite à un taux de 20% avec une énergie de compactage à 98% de l’OPM a donc été retenue pour ce projet. L’application de la technique au cas du projet a permis de montrer que l’utilisation de la latérite naturelle en couche de base donne des résultats moins satisfaisants que celle de la latérite litho stabilisée qui est elle-même moins résistante qu’une chaussée en latérite stabilisée au ciment. Cependant des raisons de coût et de difficultés de mise en œuvre justifient le choix de l’utilisation de la latérite litho stabilisée au détriment de la latérite améliorée au ciment dans le cas du présent projet. De l’utilisation de la latérite naturelle, de la latérite améliorée au ciment et de la latérite litho stabilisée, la dernière est jugée la plus judicieuse car elle concilie bien les facteurs coût d’exécution et résistance dans le temps. Mots clés :

Litho stabilisation ; grave argileuse latéritique ; concassé de granite ;

amélioration ; portance CBR.


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IV


ABSTRACT

The question of availability of road-making materials arises more and more with acuity in the road projects nowadays. This condition of fact led towards techniques of improvement of the material performances usable in layer of roadway. The stabilization lithography is one of these techniques and it consists in improving the bearing pressure of gravelly lateritic used in sub-base by addition of a quantity of crushed granite determined consequently. The determination of this optimal rate of improvement as well as the concern of showing the advantages of this technique are in the center of this draft study that has as a subject: use of the technique of the lithography stabilization in sat chaussee: cas of work of reinforcement of the section Ouaga-Pô – border of Ghana.

.

The tests carried out on the lateritic argillaceous low register and crushed granite showed that the materials subjected to the study check the conditions well appearing in the technical specifications of the project. The tests of bearing pressure to knowing the modified Proctor test and CBR test were carried out on several mixtures of laterite and crushed granite. An analysis of the evolution of dry density of laterite stabilized lithography showed that the maximum dry density is reached for an improvement with 20% of crushed granite. The analysis of the variation of the bearing pressure of the laterite stabilized according to crushed granite showed that the bearing pressure maximum for an improvement with 20% of is crushed granite. The improvement of the laterite with crushed granite at a rate of 20% with energy of compaction to 98% of the CPM was thus retained for this project. The application of the technique to the case of the project made it possible to show that the use of the natural laterite in base course gives results less satisfactory than that of the laterite stabilized lithography which is itself less resistant than a roadway made of laterite stabilized to cement. It during reasons of cost and difficulties of implementation justifies the choice of the use of the laterite lithography stabilized with the detriment of the laterite improved with cement in the case of the draft study. Use of the laterite in a natural state, laterite improved with cement and laterite stabilized lithography, the last is considered to be most judicious because it reconciles well the factors cost of execution and resistance in time. Key words:

Lithography stabilization; gravelly lateritic; crushed granite; improvement;

bearing pressure CBR.


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LISTE DES ABREVIATIONS

AASHTO: American Association State Highway and Transportation Official CBR : California Bearing Ratiotest Cc : Coefficient de courbure CEBTP : Centre Expérimental de Recherches et d’Études du Bâtiment et des Travaux Publics CPT : Cahier des Prescriptions Techniques Cu : Coefficient d’uniformité ES : Coefficient Equivalent de Sable GAL : Grave Argileuse Latéritique Ip : Indice de plasticité LA : Coefficient Los Angeles LCPC : Laboratoire Centrale des Ponts et Chaussées LNBTP : Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics OPM : Optimum Proctor Modifié PK : Point Kilométrique PTAC : Poids Total Autorisé en Charge RN5: Route Nationale N°5 SETRA : Service des Études Techniques des Routes et Autoroutes WL : Limite de Liquidité Wp : Limite de Plasticité 2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement.


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LISTE DES TBLEAUX Tableau 2.1 : Catégories de trafic Tableau 2.2 : Classes des sols en fonction du CBR Tableau 3.1 : Dosages pour le traitement de sols aux liants bitumineux Tableau 4.1 :

Valeurs de déflexions admissibles suivant les couches de la chaussée

Tableau 5.1 : Caractéristiques des matériaux selon le CPT Tableau 5.2 : Les limites d’Atterberg de la GAL Tableau 5.3 : Résultats de l’essai Proctor modifié Tableau 5.4 : Résultats de l’essai CBR sur la GAL Tableau 5.5 : Résultats de l’essai CBR sur la GAL Tableau 5.6 : Récapitulatif des résultats des essais Proctor

modifié

Tableau 5.7 : Récapitulatif des résultats des essais sur les mélanges Tableau 7.1 : Formule d’expression du trafic (source CEBTP, 1984) Tableau 7.2 : Variantes des choix sur la

structure de la chaussée en fonction des matériaux

Tableau 7.3 : Récapitulatif résultats de simulation sur le logiciel Alizé


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LISTE DES FIGURES Figure 1.3 : Localisation de la zone du projet Figure 5.1 : Fuseau granulométrique de la grave argileuse latéritique (GAL) Figure 5.2 : Fuseau granulométrique du concassé de granite. Figure 5.3 : Courbe granulométrique de la GAL Figure 5.4 : Diagramme

de Casagrande

Figure 5.5 : Courbe Proctor modifié GAL Figure 5.6 : Courbe CBR GAL Figure 5.7 : Courbe

granulométrique du concassé

Figure 5.8 : Courbes Proctor modifié GAL amélioré à plusieurs pourcentages Figure 6.1 : Evolution de la densité sèche optimale en fonction du taux d'amélioration Figure 6.2 : Evolution de la portance CBR en fonction du taux d'amélioration Figure 7.1 : Courbe de CBR en fonction de PK Figure 7.3 : Moteur de calcul Alizé


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Sommaire REMERCIEMENTS .............................................................................................................................. III RESUME ................................................................................................................................................ IV ABSTRACT ............................................................................................................................................ V LISTE DES TBLEAUX ........................................................................................................................ VII LISTE DES FIGURES ......................................................................................................................... VIII INTRODUCTION ................................................................................................................................... 1 Chap. I : PRESENTATION DU CADRE DE L’ETUDE ....................................................................... 4 I.1. Présentation de la structure d’accueil : .......................................................................................... 4 I.2. Le projet d’étude : ......................................................................................................................... 4 I.2.1 Description du projet : ............................................................................................................. 4 I.2.2 Localisation de la zone du projet : .......................................................................................... 6 Chap. 2 : GENERALITES SUR LA CONSTRUCTION ROUTIERE ................................................... 7 2.1 Définition d’une chaussée : ........................................................................................................... 7 2.2

Les paramètres de conception routière : .................................................................................. 7

2.2.1

Le trafic : ......................................................................................................................... 7

2.2.2 La portance du sol support : .................................................................................................. 8 2.2.3

Le climat : ........................................................................................................................ 9

2.2.4

Hydrologie : ................................................................................................................... 10

2.2.5

hydraulique .................................................................................................................... 10

2.3

Dimensionnement des chaussées : ......................................................................................... 11

Chap. 3 : LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DES MATERIAUX ............................................ 12 3.1

Généralités ............................................................................................................................. 12

3.2

Différents modes de traitement des matériaux ...................................................................... 12

3.2.1 Stabilisation chimique : ........................................................................................................ 12 3.2.2

Traitement aux liants bitumineux : ................................................................................ 13

3.2.3 Stabilisation mécanique : ...................................................................................................... 14 Chap. 4 : LA TECHNIQUE DE LA LITHO STABILISATION .......................................................... 16 4.1

Historique de la Litho Stabilisation ....................................................................................... 16

4.2

Les techniques de mise en œuvre de la litho stabilisation : ................................................... 17

Chap. 5 : ETUDE EXPERIMENTALE ................................................................................................ 19 5.2

Essais sur la grave argileuse latéritique (GAL) : ................................................................... 21

5.3

Essais sur le concassé de granite : ......................................................................................... 27


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5.4 Essais sur la grave argileuse latéritique (GAL) amélioré au concassé de granite à plusieurs dosages : ............................................................................................................................................ 29 Chap. 6. INTERPRETATIONS DES RESULTATS ............................................................................ 32 6.1 Evolution de la densité sèche en fonction du taux d’amélioration : ............................................ 32 6.2 Evolution de la portance CBR en fonction du taux d’amélioration : .......................................... 32 Chap. 7 : APPLICATION DE LA TECHNIQUE DE LA LITHO STABILISATION AU CAS DU PROJET D’ETUDE……………………………………………………………………………………………………………………35 7.1 Structure de la chaussée existante : .......................................................................................... 35 7.2 La portance du sol support : ....................................................................................................... 36 7.3 Etude du trafic : ........................................................................................................................... 37 7.4 Déroulement de calcul : ........................................................................................................... 37 7.4.1 Application de la méthode CEBTP : .................................................................................... 37 7.4.2 Vérification par le logiciel Alize-LCPC: ................................................................................. 39 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 43 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................ 45


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INTRODUCTION Thématique générale :

La route est un facteur de communication, de transport, de développement socio-économique et d’intégration sous régionale et régionale. Le dimensionnement d’une route intègre plusieurs paramètres parmi lesquels l’on peut citer : le climat, le relief, l’hydrologie et l’hydrographie du cadre du projet, le trafic que la route est destinée à recevoir puis la disponibilité des matériaux de viabilité. La question de disponibilité de matériaux de viabilité est celle qui se pose de plus en plus avec acuité dans les projets routiers soit à cause de leur qualité, soit à cause de la distance d’exploitation. Problématique :

Les graveleux latéritiques ont été largement utilisés pour l’exécution des assises de chaussées au Burkina-Faso pour des raisons économiques et tech niques. Mais aujourd’hui, avec les sollicitations de plus en plus croissantes, induites par le volume des échanges économiques, que connaissent les grands axes routiers, de nouvelles contraintes apparaissent : 

Les graveleux latéritiques naturels présentent des limites objectives en tant que matériaux de chaussées ;



Ces matériaux de viabilité se font de plus en plus rares ;

L’utilisation systématique des latérites comme matériaux de construction commence à en faire une ressource rare dans certaines parties du pays. Cet état de « ressource rare » a pour conséquence qu’il devient nécessaire d’étudier comment l’on pourrait, à défaut d’utiliser des matériaux naturels de remplacement, étendre les techniques d ’amélioration des propriétés de ces matériaux. D’où la décision depuis 2004 de procéder au renforcement des grands axes routiers par des matériaux plus élaborés. C’est dans cette logique que le Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP) s’est engagé dans des études visant à améliorer ce graveleux latéritique avec du concassé des différentes carrières autour de Ouagadougou : c’est la technique de la Litho Stabilisation de l’assise des chaussées.

Le projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô


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Frontière du Ghana en cours et sur lequel portent nos travaux de recherche est une application de ladite technique. Hypothèses :

La solution de graveleux latéritique amélioré au ciment est celle qui a longtemps prévalu en Afrique sub-saharienne. Cependant elle a montré ses limites avec le temps : 

Des difficultés de mise en œuvre ;



Des difficultés d’approvisionnement en ciment.

Cet état de fait a poussé vers d’autres solutions. La sol ution la plus immédiate et la plus rationnelle à laquelle on aurait pensé aussitôt dans le contexte géologique burkinabé est celle de la couche de base réalisée entièrement en tout venant de concassage. Mais cette solution est considérée comme une solution onéreuse. D’où le recours à une amélioration des graveleux latéritiques en concassé de granite. Cette dernière solution s’est très vite montrée convaincante car elle est d’une mise en œuvre facile, elle donne une meilleure portance et est moins onéreuse que l’amélioré au ciment. Objectif général :

Trouver des matériaux reconstitués répondant aux caractéristiques des routes exigées dans les cahiers des prescriptions techniques (CPT). Objectifs spécifiques : 

Analyser les performances des chaussées dont l’assise est constituée de matéria u latéritique ;



Analyser les performances des chaussées dont l’assise est constituée de matériau latéritique amélioré par la technique de la litho stabilisation.



Déterminer le pourcentage de concassé qui donnerait une meilleure portance aux couches d’assise routière.

Résultats attendus : 

Voir l’évolution de la portance CBR de la latérite stabilisée en fonction du pourcentage de concassé incorporé ;


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 

Définir le pourcentage optimum.



Comparer cette solution à la solution latérite crue ou stabilisée au ciment

Méthodologie :

Pour mener à bien cette étude, la procédure suivante a été adoptée : 

Une descente sur le terrain pour la prise de connaissance de manière concrète de la technique et pour le prélèvement des matériaux (graveleux latéritique et concassé de granite) qui seront soumis aux études de laboratoire;



Une étude du graveleux latéritique naturel : essais d’identification (analyse granulométrique, limite d’Atterberg) et de portance (Proctor, CBR) ;



Une étude du concassé de granite : essais d’identification (analyse granulométrique) et de résistance (Los Angeles, Micro Deval) ;



Une étude du graveleux latéritique amélioré au concassé à plusieurs pourcentages : essais de portance (Proctor, CBR) ;



Une analyse des résultats ;



Une application qui a consisté en un dimensionnement sommaire dans les conditions réelles du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – Frontière du Ghana.

Ce travail de recherche se donne la vocation d’approfondir une technique purement africaine mais très mal connue sous nos cieux et de servir de documentation aux générations futures. Ainsi donc, après un énoncé global de la problématique, le présent document se propose : 

de retracer l’historique de la Litho Stabilisation, les généralité s sur la construction routière ;



d’aborder les différents modes de traitement des matériaux en particulier celui de la litho stabilisation ;



d’exposer une étude expérimentale portant sur la litho stabilisation, sanctionnée par une interprétation des résultats ;



d’appliquer la technique, par un dimensionnement sommaire, au projet d’étude.


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Chap. I : PRESENTATION DU CADRE DE L’ETUDE I.1. Présentation de la structure d’accueil :

Le Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP) a été créé par décret n°68-223/PRES/LP/TP du 13 septembre 1968 sous forme d’établissement public. Il a été transformé par décret n° 94-420/PRES/MICM/MTPHU du 23 Novembre 1994, en Société d’Etat (S.E.) avec un capital porté de 100 à 318 millions FCFA. Son siège social est à Ouagadougou. La société jouit d’une autonomie financière et est placée sous la tutelle : 

Technique du Ministère des Infrastructures et du Désenclavement ;



Financière du Ministère de l’Economie et des Finances ;



De gestion du Ministère du Commerce, de la Promotion de l’Entreprise et de l’Artisanat.

Le LNBTP a pour missions : 

La réalisation d’études, de contrôle des travaux routiers et des ouvrages de génie civil et d’expertises en appui au secteur de production du bâtiment et des travaux publics ;



La recherche dans le domaine du génie civil.

A ce titre, il assure les prestations ci-après : 

Les études de sols et fondations ;



Les études et contrôles géotechniques ;



Les expertises en matière de géotechnique dans le domaine des routes, aérodromes, bâtiments, ouvrages d’art et barrages ;



Les contrôles de la qualité des matériaux de construction ;



Les contrôles techniques en vue de la garantie décennale ;



Les contrôles des équipements.

I.2. Le projet d’étude :

I.2.1 Description du projet :

Nos travaux de recherche porte sur le projet de renforcement de la route nationale numéro 5 (RN5), route communautaire C8 Ouagadougou-Pô – Frontière du Ghana. Les travaux sont décomposés en deux lots comme suit :


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Lot N°1 : PK 11+000 (Fin échangeur Ouaga 2000) au PK 43+600 ; Lot N°2 : PK 43+600 au PK 165+100 (Frontière du Ghana). Les travaux du lot N°1 sont exécutés par l’entreprise OUMAROU KANAZOE (OK) et ceux du lot N°2 par le groupement SOGEA SATOM – DTP TERRASSEMENT. Les travaux du lot N°1 comprennent : 

Le déplacement et la mise en place des réseaux divers (électrification, eau, téléphone,…) ;



L’élargissement d’une partie de la route à quatre voies avec pistes cyclables ;



L’aménagement de pistes cyclables sur certains tronçons ;



Le nettoyage et le débroussaillage des abords de la chaussée ;



Les terrassements et élargissements de la chaussée ;



La fourniture et la mise en œuvre de couche de fondation ;



Le rechargement des accotements par des matériaux latéritiques ;



La fourniture et la mise en œuvre de grave concassée en couche de renforcement dans certaines zones ;



La fabrication et la mise en œuvre de béton bitumineux sur 5 cm d’épaisseur sur tout le linéaire ;



La fabrication et la mise en œuvre de bicouche sur les pistes cyclables et de monocouche sur les accotements ;



La construction d’ouvrages d’assainissement ;



La réhabilitation d’ouvrages hydrauliques ;



La protection par bordures, perrés et gabions des rives de chaussée, talus et pieds de talus et exutoires d’ouvrages ;



La mise en place des signalisations verticale et horizontale ;



La réhabilitation et le renforcement d’un pont sur le Nazion.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. I.2.2 Localisation de la zone du projet :

Le projet est situé dans les régions du Centre et du Centre Sud. La région du centre est constituée d’une seule province, le Kadiogo et a pour capitale Ouagadougou. Elle avait une population de 1 480 000 habitants en 2006. La région du CentreSud quant à elle est constituée de trois provinces qui sont : Bazega, Nahouri et Zoundwéogo. Sa capitale est Manga et elle comptait une population de 641443 habitants en 2006. Ces régions représentent un fort taux de croissance annuel comme étant une zone d’accueil pour un bon nombre de migrants agricoles. Le tronçon concerné se situe entre Ouaga-Pô (voir figure 1.3)

Figure 1.3 : Localisation de la zone du projet


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Chap. 2 : GENERALITES SUR LA CONSTRUCTION ROUTIERE 2.1 Définition d’une chaussée :

Une chaussée est une surface spécialement aménagée, sur le sol ou sur un ouvrage pour le stationnement ou la circulation des personnes ou des véhicules. Elle fait généralement partie d'un ouvrage plus complexe. Son objet premier est d’assurer une viabilité permanente et de permettre la circulation en toute saison et en toute sécurité sans intervention d’un entretien courant. 2.2

Les paramètres de conception routière :

La construction d’une route de qualité implique plusieurs paramètres. C’est pourquoi, bien que la mission de l’étude soit

l’amélioration de l’assise de la chaussée,

il est jugé

indispensable de présenter brièvement ces paramètres sans lesquels une route construite ne pourrait être pérenne : 

Le trafic ;



La portance du sol support ;



La climatologie ;



L’hydrologie



hydraulique ;



Dimensionnement de la chaussée.

2.2.1

Le trafic :

Le trafic est un facteur très déterminant dans le dimensionnement d’une route. Il peut être défini comme le nombre de véhicules qui passent dans une unité de temps sur une route. Le nombre de véhicules utilisés progresse continuellement et le trafic prend de proportions géantes entraînant ainsi de problèmes très complexes. Le trafic intervient dans la détermination des caractéristiques des profils en travers et de la résistance de la chaussée. Selon le guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux, il existe cinq classes de trafic qui sont (tableau 2.1) :


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Utili Uti lisat satii on de la techni technique que de la litho li tho stab stabi lisat li satii on en en assise assi se de de chaussée chaussée : C as du du projet pr ojet de de r enforce enfor cem ment du du tronço tr onçon n Ouaga-P Ouag a-Pô ô – F F r ontièr ntièr e du du Gha G hana na.. Tableau 2.1 : Catégories de trafic

Ces classes de trafic retenues sont définies de plusieurs façons en fonction des degrés de précisions des des données disponibles disponibles : Trafic journalier toutes catégories de véhicules confondues ; Trafic cumulé de poids lourds ; Trafic cumulé calculé selon les équivalences d’essieux tirées des essais Américain Association State Highway and Transportation Official (AASHTO) par LIEDDLE (1978). Dans le guide pratique de dimensionnement dimensionnement des chaussées (CEBTP, 1980) , le trafic et l’indice portant de la plate forme sont les deux paramètres pour déterminer l’épaisseur à donner à la la chaussée. Bien que fondamentale, l’importance du trafic qu’aura à supporter la route durant la période la quelle on la dimensionne est toujours difficile à appréhender. Il arrive que les conditions économiques se modifient rapidement entrainant, des trafics dont l’accroissement avait été sous-estimé ; un renforcement est alors à envisager. 2.2.2 La portance du sol support :

La portance du sol support est un facteur très important dans la pérennité de la route car quelle que soit la qualité des matériaux d’apport, le sol support constitue un vecteur de ruine de la route s’il est d’une très tr ès mauvaise qualité. L’étude du comportement compo rtement de sols d’assise permet d’assise permet au niveau de matériaux de constructions de choisir le type de sol d’apport qui convient et éventuellement de prévoir un traitement du sol d’assise. E lle permet aussi le choix du type de fondations des ouvrages à réaliser.


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Utili Uti lisat satii on de la techni technique que de la litho li tho stab stabi lisat li satii on en en assise assi se de de chaussée chaussée : C as du du projet pr ojet de de r enforce enfor cem ment du du tronço tr onçon n Ouaga-P Ouag a-Pô ô – F F r ontièr ntièr e du du Gha G hana na..

Au niveau des travaux d’excavations des profils de la surface libre, elle permet également de calculer la hauteur des tranchées possible sans soutènement et de concevoir les soutènements puis les pentes des talus. Selon le guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux, il existe cinq classes de sols qui ont été retenues et correspondent à une répartition assez constante des diverses sols rencontrés en pays tropicaux t ropicaux (tableau 2.2 ci-dessous). Tableau 2.2 : Classes des sols en fonction du CBR S1

C.B.R<5

S2

5
S3

10
S4

15
S5

C.B.R 30

Le choix du CBR se fera d’après les résultats des campagnes de reconnaissance et des essais au laboratoire. On ne prendra pas systématiquement en compte pour le dimensionnement la plus faible valeur obtenue sur une section considérée homogène, mais celle se rapprochant le plus de la valeur valeur la plus fréquente. fréquente. 2.2.3

Le climat :

Les cycles saisonniers (soleil, pluie,…) influencent le comportement de chaussées par leurs actions sur les divers constituants de la chaussée (variation des propriétés mécaniques des matériaux). Dans le domaine routier, le facteur climatologique joue un rôle important aux stades des études, de la construction et de la vie de l’ouvrage sous les a spects suivants : 

Teneur en eau des sols et des matériaux ;



Érosion ;


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Utili Uti lisat satii on de la techni technique que de la litho li tho stab stabi lisat li satii on en en assise assi se de de chaussée chaussée : C as du du projet pr ojet de de r enforce enfor cem ment du du tronço tr onçon n Ouaga-P Ouag a-Pô ô – F F r ontièr ntièr e du du Gha G hana na.. 

Choix des matériaux et des liants ;



Programmation des activités.

Le climat prédétermine climat prédétermine les conditions d’exécution des travaux. travaux . Il convient donc de connaitre exactement les contraintes et les avantages climatiques d’une région afin de fixer les déroulements des chantiers. 2.2.4

Hydrologie :

Les études hydrologiques ont pour but de rassembler puis exploiter les données permettant d’évaluer pour un cours d’eau donné pour diverse périodes de réc urrences (10, 20,50 ans et plus), les caractéristiques caractéristiques des crues crues c'est-à-dire : 

la côte du plan d’eau ; d’eau ;



Les plus hautes eaux exceptionnelles (PHEE)



Les plus hautes eaux habituelles (PHEH)



les vitesses du courant



le débit.

La recherche des informations sur le niveau atteint par les eaux selon les saisons, la vitesse du courant d’écoulement ainsi que le débit aide à l’étude et des travaux des ouvrages d’arts (dalots, ponts, tunnels, barrages, etc.). 2.2.5

hydraulique

Les problèmes problèmes d’hydraulique d’hydraulique routière résultent de deux considérations fondamentales suivantes : la route est un ouvrage se développant linéairement sur le terrain au relief duquel elle apporte par ses déblais et remblais des modifications qui, perturbent des écoulements préexistants, naturels ou déjà modifiés par d’autres ouvrages précédemment construits ; Toute submersion de la route par les eaux à des conséquences dommageables, d’une part, par ce que cela cela constitue un gène, gène, voire un obstacle à la circulation des véhicules, véhicules, et d’autre part, par ce que la que la submersion de la chaussée et des accotements entraine


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des dégradations dues aux écoulements (érosion …), des imbibitions des sols et des couches des chaussées qui en réduisent la portance. Par principe, maintenir la chaussée h ors d’eau est une nécessité, un moyen d’imperméabiliser celle-ci en vue d’éviter les catastrophes. C’est pourquoi les études hydrauliques sont très importantes et permettent de fixer judicieusement les côtes projet des ouvrages ainsi que les dimensions des ouvertures des ouvrages d ’art. 2.3 Dimensionnement des chaussées :

Une chaussée moderne est constituée par la superposition de couches de matériaux, liées ou non par des liants hydrauliques ou hydrocarbonés. Le schéma classique est le suivant : couche de roulement ou de surface ; couche de base ; couche de fondation ; couche de forme ; sol support. La détermination des matériaux constituant ces couches de la chaussée ainsi que leurs caractéristiques (épaisseurs, modules de YOUNG,…) pour que la route puisse tenir au niveau de trafic attendu pour la durée de vie projetée est ce que l’on appelle dimensionnement de la chaussée. La structure d’une chaussée doit résister à diverses sollicitations, notamment celles dues au trafic et elle doit assurer la diffusion des efforts induits par ce même trafic dans le sol de fondation. L’application d’une charge roulante induit ainsi une déformation en flexion des couches de la structure. Cette flexion entraîne des sollicitations en compression au droit de la charge et des sollicitations en traction à la base des couches d’enrobés. Le dimensionnement se fait usuellement par la méthode empirique en utilisant la méthode CEBTP pour prédimensionner à l’aide des tableaux fournis par le Guide Pratique de Dimensionnement des Chaussées pour les pays tropicaux de 1984 et

ensuite vérifié par des

méthodes rationnelles comme celle du logiciel Alizé III du LCPC. En effet, le but n’est pas de parler en détail des méthodes de dimensionnement mais de comprendre les paramètres pris en compte dans le dimensionnement de la chaussée ; leur importance dans le choix de la structure, de la qualité et de la quantité des matériaux à utiliser, etc. Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

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Chap. 3 : LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT DES MATERIAUX 3.1 Généralités

En technique routière, on appelle stabilité d'un matériau, sa propriété de résister à l'écoulement latéral lorsqu'il est soumis à une charge. En d'autres termes, elle est représentée par sa propriété relative de conserver son volume initial après l'application d'une charge, donc sa rigidité ou son indéformabilité relative. Stabiliser un sol en place ou un matériau d'apport consiste à améliorer ses caractéristiques géotechniques soit par adjonction d'une fraction granulométrique d'un autre matériau, soit par adjonction d'un liant hydraulique ou hydrocarboné. Les objectifs recherchés par une stabilisation sont les suivants: 

amélioration de l'aptitude au compactage;



diminution de la sensibilité à l'eau;



augmentation de la résistance mécanique et de la portance (augmentation du frottement interne et de la cohésion).

Une stabilisation est donc une amélioration planifiée des caractéristiques géotechniques du matériau par adjonction dosée d'un autre matériau.

3.2 Différents modes de traitement des matériaux 3.2.1 Stabilisation chimique :

Selon le projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur de conception en Génie Civil à l’Ecole Polytechnique de Thiès intitulé « Etude de l’utilisation des granulats de type silexite en géotechnique routière » de Maîmouna SIDIBE , la Stabilisation chimique

consiste en l'adjonction de produits chimiques tels que le chlorure de calcium CaCI 2, les laitiers de hauts fourneaux etc. Il s'agit dans tous les cas d'augmenter la cohésion des matériaux en utilisant une réaction chimique provoquée par l’eau et les matériaux eux-mêmes. Les deux types de stabilisation chimique les plus courants sont:


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana.  Stabilisation à la chaux :

Il s'agit de l'adjonction de chaux vive aux matériaux d'infrastructure dans le but de diminuer la teneur en eau, d'atteindre une densité optimum lors du compactage et d'augmenter ainsi la résistance mécanique du sol traité.  Stabilisation au ciment :

Il s'agit de l'adjonction de ciment et selon les cas à un sol en place ou à un matériau d'apport afin d'augmenter la cohésion du mélange après la prise (meilleure portance, diminution de la sensibilité à l'eau). La stabilisation de sols au ciment trouve son application tant pour les couches de surface que pour la zone supérieure de la couche de fondation ou de la souscouche de fondation ou de la sous-couche de routes et chemins de toute nature. 3.2.2

Traitement aux liants bitumineux :

Les graves, si elles ne sont pas trop argileuses, peuvent également être stabilisées avec des liants hydrocarbonés. Les qualités obtenues par ces mélanges appelés graves-bitume ou graves-émulsion suivant le type de liant utilisé, sont supérieures à celles que l'on pouvait obtenir avec des matériaux fins. Concernant la grave-bitume, les matériaux très performants doivent associer à une faible teneur en bitume, une forte compacité. Leur grande stabilité mécanique est assurée par le frottement interne élevé dû au squelette minéral et par la forte cohésion apportée par le bitume. Les dosages à respecter varient en fonction du type d’application, de la nature et de la qualité des matériaux à traiter.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Tableau 3.1 : Dosages pour le traitement de sols aux liants bitumineux

Traitement de sols

Dosage

Remblais

2 à 5%

Arases/parties supérieures des terrassements

2 à 5%

Couches de forme

4 à 7%

Assises de chaussées

6 à 8%

Traitement de Graves 0/31.5

3 à 4%

Traitement de Sables

4

à 7%

3.2.3 Stabilisation mécanique :

Elle porte sur l'amélioration de la composition granulométrique d'un sol en place ou d'un matériau d'apport par adjonction en petite quantité d'une fraction de matériaux pierreux, afin d'améliorer les possibilités de compactage ou encore sur l’apport d’un matériau nouveau permettant d’améliorer significativement les caractéristiques de celui déjà sur place.  Les géotextiles :

Le recours aux propriétés du géotextile pour les infrastructures (consolidation des routes, pistes d'atterrissage, barrages, lacs et tunnels) appartient aux techniques d'avant garde. En effet le renforcement mécanique des sols par ce procédé et très ressent. En effet il ressort que les géotextiles améliorent de manière significative le comportement mécanique des sols meubles. Du fait de leur capacité a se déformé et leur grande résistance mécanique il est possible d’associer le comportement de certains sols a celui des tissus pour obtenir un sol au comportement spécifique. Dans le domaine des travaux routiers, cette technique a plusieurs avantages : 

Permet un meilleur compactage et des économies de matériaux d'apport ;



Ecran filtrant et anti contaminant ;


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 

Evite l'interpénétration du sol naturel avec les agrégats ;



Conserve intégralement les propriétés des matériaux d'apport ;



Permet, en cours d'exécution du chantier, de circuler sur la couche de fondation en la maintenant exempte de toute contamination.

L’utilisation des géotextiles dans le développem ent de remblais a été utilisée plus tardivement, cependant les aspects de ce dernier donne maintenant lieu a des applications de plus en plus nombreuses et prometteuses. La déformabilité et la grande résistance des nappes de géotextile s’adaptent en effet particulièrement bien aux propriétés des sols meubles. Les méthodes de dimensionnement des ouvrages ainsi renforcés sont nonobstant loin d’être parfait et des efforts de recherches importants sont encore à réaliser, notamment sur la résistance au poinçonnement des géotextiles.  La litho Stabilisation :

La litho Stabilisation, objet de notre travail de recherche, est aussi classée dans ce type de stabilisation. La Litho Stabilisation vise l’amélioration de la granularité du graveleux latéritique naturel par adjonction d’un certain pourcentage de concassé de granite. Son objectif principal est d’obtenir du mélange un matériau présentant de meilleures performances géotechniques (essentiellement la portance).


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Chap. 4 : LA TECHNIQUE DE LA LITHO STABILISATION 4.1 Historique de la Litho Stabilisation

La litho Stabilisation est une technique qui consiste à améliorer les performances des graveleux latéritiques utilisés en assise des chaussées par adjonction d’une quantité de concassé de granite déterminée en conséquence. La paternité de cette technique, utilisée de nos jours dans nombre de pays en Afrique subsaharienne est reconnue au Burkina-Faso. La technique a pour la première fois fait l’objet d’une étude au Laboratoire National de Bâtiment et de Travaux Publics (LNBTP) à l’occasion du projet d’aménagement de la route Ouagadougou/Yako (selon le livre Les matériaux utilisés en construction routière en HauteVolta – Un matériau non traditionnel « le Lithostab »

de Pierre LOMPO, Paris 1980).

Les essais avaient été réalisés sur un graveleux latéritique présentant les caractéristiques suivantes : -

% de fines (< 0.08mm) : 25

-

Indice de Plasticité IP : 20

-

CBR à 95% de la densité sèche maximale et après 4 jours d’imbibition : 58

Ce matériau a été amélioré à 10, 15, 20, 25% de concassé 5/15 puis soumis pour chacun des cas à l’essai CBR. Ces résultats ont montré que l’indice portant CBR égal à 80 à 95% OPM n’est atteint que pour 30% de concassé. Cependant cette étude n’a pas connu de suite immédiate. C’est lors de l’appel d’offres pour l’exécution des travaux d’aménagement de la route Ouagadougou/Koudougou que l’entreprise « Bourdin et chaussée » adjudicataire par la suite du marché, a proposé une variante dans la réalisation de la couche de base en graveleux latéritique amélioré au concassé de granite 12/40, en lieu et place des graveleux amélioré au ciment, proposé initialement dans le dossier d’appel d’offres. Deux facteurs ont été à la base du choix de cette granularité du concassé : -

Le souci d’améliorer les graveleux latéritiques ;

-

Le souci de rester dans les limites du coût qu’aurait entrainé la solution amélioration au ciment.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 4.2 Les techniques de mise en œuvre de la litho stabilisation :

La méthode de mise en œuvre adoptée est la suivante : -

Approvisionnement et épandage du graveleux latéritique à l’état naturel ; réglage sans compactage ;

-

Humidification partielle du graveleux répandu par passage d’une citerne à eau munie d’une rampe de distribution ;

-

Approvisionnement et épandage du concassé sur le graveleux précédemment répandu à l’état naturel ;

-

Scarification de l’ensemble graveleux naturel et concassé , humidification et épandage du cordon par une recycleuse ;

-

Compactage réalisé en grande partie au compacteur à pneu et parachevé au compacteur vibrant.

Pour que le travail soit fait dans le respect des règles de l’art, un contrôle qualitatif des matériaux ainsi qu’un contrôle de la mise en œuvre sont indispensables. 1) contrôle qualitatif des matériaux : -

sur le graveleux latéritique, des essais d’identification et de Proctor -CBR sont réalisés sur les tas gerbés en emprunt lors de la sélection des matériaux. Ensuite quelques essais sont réalisés sur le matériau approvisionné pour se rassurer de leur conformité au CPT ;

-

sur le concassé de granite, des essais d’analyse granulométrique, de Los Angeles et de Micro Deval sont réalisés. Les résultats doivent être conformes à ceux prescrits dans le CPT.

2) Contrôle de la mise en œuvre : -

Granulométrie sur le lithostab :

Au cours de la mise en œuvre, lorsque le mélange graveleux latéritique + concassé est jugé homogène et près à être répandu, régalé et compacté, des prélèvements sont effectués en plusieurs points ; des essais de granulométrie sont réalisés sur ces prélèvements afin d’une part de se rendre compte de l’homogénéité effective du mélange et d’autre part de tester le dosage en concassé. Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

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-

Le contrôle du compactage est réalisé à l’aide d’ un densitomètre à membrane qui permet de mesurer la densité in situ de la couche testée. Le Proctor de référence permettant de calculer la compacité est déterminé selon le mode opératoire LCPC CE.1 approuvé le 29 Juillet 1970 par le Ministère de l’Equipement et du Logement français.

-

Mesures de déflexions : Pour tester enfin la déformabilité des différentes structures, des mesures de déflexions à la poutre Benkelman sont réalisés sous essieu chargé à 13 tonnes. Les valeurs limites de déflexions acceptables au Burkina-Faso sont résumées dans le tableau ci-dessous :

Tableau 4.1 :

Valeurs de déflexions admissibles en travaux suivant les couches de la

chaussée Couches de chaussée

Valeurs de déflexions D = m + 1,5σ

(1/100 mm)

Couche de forme

D < 100

Couche de fondation

D < 80

Couche de base

D < 60


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Chap. 5 : ETUDE EXPERIMENTALE 5.1 Propriétés des matériaux à utiliser :

Il ressort du Cahier des Prescriptions Techniques (CPT) que la Grave Argileuse Latéritique (GAL) et le concassé de granite doivent répondre aux caractéristiques suivantes résumés dans le tableau 5.1 et les figure 5.1 et 5.2 : Tableau 5.1 : Caractéristiques des matériaux selon le CPT

Matériau

Nature des essais

Résultats exigés

Indice de plasticité ≤ 17 Limites d'Atterberg Limite de liquidité < 40

Matériaux latéritiques

Proctor modifié

γ

Densité sèche à l'OPM: dOPM ≥ 2,0t/m3

CBR (95%OPM) ≥ 60 CBR à 4 jours d'immersion dans l'eau CBR (98%OPM) ≥ 80 Los Angeles Grave concassé

LA< 30 MDE < 25 pour 0/14

Micro Deval MDE < 28 pour 0/25


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. GRAVIER

CAILLOUX

GROS SABLE SABLE FIN

ARGILE

LIMON

s é l 100 u m 90 u c s 80 t a 70 s i m 60 a t e 50 g a 40 t n e 30 c u 20 o P

Borne inférieure Borne supérieure

10

0 1000

100

10

Ouverture des tamis

1

0,1

Dimensions [mm]

0,01

0,001

0,0001

Equivalent sédimentométrie

Code : NF P-94 056

Code : NF P-94

Figure 5.1 : Fuseau granulométrique de la grave argileuse latéritique (GAL)

Figure 5.2 : Fuseau granulométrique du concassé de granite.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 5.2 Essais sur la grave argileuse latéritique (GAL) : 5.2.1 Essais d’identification :

Avant de chercher à améliorer les caractéristiques de la grave argileuse latéritique (GAL), il est d’abord plus judicieux de connaitre le matériau. A cet effet, il sera question dans cette partie d’effectuer les essais d’analyse granulométrique par tamisage et les limites d’Atterberg. L’analyse granulométrique :

L’analyse granulométrique est un essai qui consiste à étudier la granulométrie du sol, c'est-àdire la distribution des grains suivant leur dimension en déterminant par pesée l’importance relative des classes de grains de dimensions bien définies. Elle se fait par tamisage pour la fraction de sol dont le diamètre des grains est supérieur à 0,08 mm et par sédimentométrie pour la fraction de sol dont le diamètre des grains est inférieur à 0,08 mm. Dans le cadre de notre étude, nous nous limiterons à l’analyse gra nulométrique par tamisage, quelque soit le % de fines. L’opération de tamisage a été effectué à travers une colonne de tamis dont l’ouverture intérieure des mailles des tamis varie de 12,5 mm à

soumise à des vibrations. Par

définition, le diamètre d’une particule est égal à l’ouverture intérieure des mailles du plus petit tamis la laissant passer (ROBITAILLE et col, 1997). Les résultats de l’analyse granulométrique par tamisage sont reportés sur un diagramme semi logarithmique appelé courbe granulométrique. On détermine alors les caractéristiques du sol par deux coefficients : -

Le coefficient d’uniformité ou de HAZEN :

qui caractérise l’étalement de la

granulométrie ; -

Le coefficient de courbure :

Suivant la forme granulométrique et la valeur des deux coefficients, on dira que la granulométrie est étalée ou serrée, continue ou discontinue, bien graduée ou mal graduée.


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Figure 5.3 : Courbe granulométrique de la GAL

Au regard de cette courbe, il ressort que la latérite naturelle a une répartition granulométrique qui est globalement comprise dans le fuseau granulométrique dicté par le CPT. Ce matériau peut donc êtr e amélioré en vue d’être utilisé dans la couche d’assise de la chaussée. Il n’est pas nécessaire d’effectuer ici l’essai de sédimentométrie en vue de déterminer les coefficients Cc et Cu pour la classification du matériau. Limites d’Atterberg

L’essai a pour objet de déterminer les états de consistance d’un sol. La consistance d’un sol varie de façon continue selon la teneur en eau ; lorsque celle-ci augmente, le sol passe successivement de l’état solide à l’état plastique puis à l’état liquide. L’essai définit conventionnellement les limites entre ces états. Les limites à déterminer sont respectivement la limite de liquidité, la limite de plasticité. L’indice de plasticité est déterminé à partir de ces deux limites suscitées. 

La limite de liquidité

: l’échantillon de sol est mise en place dans la coupelle et on

trace un sillon avec l’outil à rainurer ; on mesure la teneur en eau w au moment de la fermeture conventionnelle. Par convention, la limite de liquidité est la teneur en eau du matériau qui correspond à une fermeture de 1 cm des lèvres de la rainure après 25 chocs.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 

La limite de plasticité

: à partir d’une boulette d’échantillon que l’on roule sur un

marbre à la main ou avec une plaque, on forme un rouleau aminci progressivement jusqu’à 3 mm de diamètre sur une longueur de 10 à 15 cm ; on mesure alors la teneur en eau qui est la limite de plasticité. Par convention, la limite de plasticité est atteinte lorsque le rouleau, soulevé par le milieu de 1 à 2 cm se fissure. 

Indice de plasticité

: il se déduit des limites par la différence

Dans le cadre de cette ét ude, l’essai a donné les résultats qui figurent dans le tableau ci dessous : Tableau 5.2 : Les limites d’Atterberg de la GAL

Limite de liquidité : WL (%)

35

Limite de plasticité : W P (%)

18

Indice de plasticité : Ip = W L - WP

17

70 60

) % ( l W é t i c i t s a l p e d e c i d n I

argile peu plastique

argile très plastique

50 40

limon très plastique

30 20

A

10

sols organiques très plastique

0 0

20

40

60

80

100

120

limite de liquidité wl (%)

Figure 5.4 : Diagramme de Casagrande


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A partir des limites déterminées ci-haut, le matériau a été représenté sur le diagramme de Casagrande et la latérite qui a été soumise à cette étude est une argile très plastique. 5.2.2 Essai de portance : Essai Proctor modifié

L’essai Proctor modifié a pour but de déterminer la teneur en eau optimale conduisant à une force portante maximale pour un sol donné, selon les conditions de compactage précises. Les valeurs de densités sèches obtenues et des teneurs en eau de mouillage du matériau permettent de tracer la courbe Proctor modifié du matériau. Il en ressort de cette courbe les valeurs de masse volumique apparente sèche ρopt et de la teneur en eau ωopt à l’optimum Proctor .

Courbe Proctor modifié GAL 1,95

e h c è s é t i s n e D

1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

Teneur en eau (%) Figure 5.5 : Courbe Proctor modifié GAL

Les résultats obtenus pour cet essai sont résumés dans le tableau ci-dessus : Tableau 5.3 : Résultats de l’essai Proctor modifié

ESSAI PROCTOR MODIFIE

Teneur en eau à l'OPM (%)

12,8

Densité sèche à l'OPM (g/cm3)

1,94


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Essai CBR

Faisant suite à l’essai Proctor, l’essai CBR est un essai de portance des remblais et des couches de forme compactées des ouvrages routiers. Il permet d’estimer la portance d’un sol en laboratoire. Il s’agit de déterminer expérimentalement des indices port ants (IPI, CBR) qui permettent d’établir une classification des sols (GTR), d’évaluer la traficabilité des engins de terrassements (IPI) et de déterminer les épaisseurs des chaussées « si l’indice CBR augmente alors l’épaisseur de la chaussée diminue » (PAREZ et coll). Les résultats sont présentés sur une courbe montrant l’évolution de la force appliquée avec les déplacements ou déformations correspondantes; cette courbe d’essai est comparée à une courbe étalon (celle d’un sol de référence : tout venant de concassage). Trois paramètres sont mesurés en fonction des buts fixés : -

l’indice Portant immédiat (IPI)

qui caractérise l’aptitude du sol à permettre la

circulation des engins de chantier directement sur sa surface lors des travaux ; -

l’indice CBR immédiat qui caractérise l’évolution de la portance d’un sol

support (ou

constituant de chaussée) compacté à différentes teneurs en eau ; -

l’indice CBR après immersion

qui caractérise l’évolution de la portance d’un sol

support (ou constituant de chaussée) compacté à différentes teneurs en eau et soumis à des variations de régimes hydriques. Pour éviter de transporter une très grande quantité de matériau qui servirait à la réalisation des essais permettant de déterminer ces différents indices, seul l’indice CBR après quatre (04) jours d’immersion dans de l’eau a été déterminé situant ainsi l’étude dans les cas les plus défavorables : situation où la piste de desserte pourra avoir une portance insuffisante pour supporter la circulation et offrir un niveau de confort très mauvais aux usagers. Après le calcul des densités sèches matériaux compactés à 56, 25 et 10 coups et le poinçonnement des trois moules imbibés pendant quatre jours, il a été déterminé les indices portants immédiats (IPI) résumés dans le tableau suivant :


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Tableau 5.4 : Résultats de l’essai CBR sur la GAL

ESSAI DE PORTANCE CBR

Teneur en eau (%) Nombre de coups

Densité sèche

Indice de portance IP

Compacité

Moulage

Essai

10 coups

1,72

16

89

12,5

14,04

25 coups

1,81

34

93

12,5

14,22

56 coups

1,92

72

99

12,5

14,51

A partir de ces données, la courbe CBR ci- dessous a été tracée et elle illustre l’évolution de l’indice CBR de la grave argileuse latéritique (GAL) en fonction des densités sèches :

Courbe CBR GAL 100

) % ( 95 é t i c a p m 90 o C 85 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Portance CBR Figure 5.6 : Courbe CBR GAL

Les portances à 95% et 98% de l’optimum Proctor modifié OPM ont été déterminées et figurent dans le tableau suivant :


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Tableau 5.5 : Résultats de l’essai CBR sur la GAL ESSAI CBR CBR (95% OPM)

45

CBR (98% OPM)

66

Les portances trouvées ne vérifient pas les conditions du CPT (CBR à 95% OPM > 60 et CBR à 98% OPM > 80). Il ya donc nécessité d’améliorer ce matériau. 5.3 Essais sur le concassé de granite :

Le concassé de granite qui est destiné à être utilisé pour l’amélioration a été aussi soumis à plusieurs essais afin de connaitre ses différentes caractéristiques. Nous avons réalisé l’analyse granulométrique par tamisage sur la partie dont le diamètre des grains est supérieur à 0,08 mm, l’équivalent de sable sur les fines de ce concassé, l’essai Los Angeles et l’essai Micro Deval. L’analyse granulométrique par tamisage :

Le concassé qui sera utilisé pour l’amélioration et dont un échantillon a été soumis à l’essai est de la classe 0/31,5. La répartition des proportions des grains en fonction des ouvertures de tamis est illustrée ci-dessous :


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Figure 5.7 : Courbe

granulométrique du concassé.

La figure ci-dessus montre que le concassé de granité a une répartition granulométrique assez bonne pour l’aménagement de la route car elle est comprise dans le fuseau granulométrique dicté par le CPT. Equivalent de sable :

L’essai d’équivalent de sable permet de mesurer la propreté d’un sable. Il rend compte globalement de la quantité des éléments fins contenus dans ce sable. L’essai consiste à faire floculer les éléments fins d’un sable mis en suspension dans une solution lavante puis, après un temps de mise au repos donné, à mesurer la hauteur des éléments sédimentés. Il est effectué sur la fraction du sable passant au tamis à mailles carrées de 5 mm. L’essai a donné un Equivalent de sable Es sur échantillon (moyenne) de 46. Es < 60 : le sable est donc moins argileux, il n’y a pas risque de retrait ou de gonflement . Los Angeles :

Le but de cet essai est de mesurer la résistance à la fragmentation par chocs du concassé de granite qui servira à notre amélioration. L’essai a consisté à mesurer la quantité d’éléments inférieurs à 1.6 mm produite par fragmentation, en soumettant le matériau à des chocs de boulets à l’intérieur d’un cylindre en rotation. Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

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L’essai a donné un coefficient Los Angel es LA = 30. LA ≤ 30 : le matériau peut-être utilisé pour la

chaussée.

Micro Deval :

L’essai Micro Deval permet de mesurer la résistance à l’usure par attrition d’un granulat. Une prise d’essai de 500g, lavée et séchée, de fraction 10/14 mm, est soumise à un cycle d’usure, en présence d’eau, par contact avec 5 kg de billes d’acier à l’intérieur d’un cylindre en rotation. Le degré d’usure est apprécié par détermination de la proportion d’éléments fins, inférieurs à 1.6 mm générés au cours de l’essai. L’essai a donné un coefficient Micro Deval MDE = 12.

5.4 Essais sur la grave argileuse latéritique (GAL) amélioré au concassé de granite à plusieurs dosages :

Dans le souci d’améliorer de façon optimale les caractéristiques mécaniques des matériaux de moins bonne qualité utilisés dans la structure de chaussées, la stabilisation à différents dosages du concassé de granite de la grave argileuse latéritique a été effectuée ; car la qualité des matériaux a une influence non négligeable sur la qualité finale de la route. Notre souci est de densifier le matériau qui constituera l’assise de la chaussée. Les essais Proctor modifié et essai CBR ont été réalisés pour les dosages suivants : 15%, 20%, 25%, 30% et 35%. Essai Proctor modifié :

Les matériaux prélevés sur le chantier passent d’abord par la section échantillonnage où les prises d’essais sont reparties d’une manière quasi équitable et représentative. Pour l’amélioration, les quantités de la grave argileuse latéritique et du concassé de granite sont pesées tout en tenant compte du taux d’amélioration. Les différents mélanges sont soumis à l’essai Proctor modifié et les différentes courbes Proctor de ces divers mélanges sont représentées ci-dessous :


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Courbes Proctor modifié GAL amélioré à plusieurs pourcentages 2,16 2,14 ) 3 2,12 m 2,10 c / g 2,08 ( e h 2,06 c è 2,04 s é 2,02 t i s 2,00 n e 1,98 D 1,96

GAL amélioré à 15% GAL amélioré à 20% GAL amélioré à 25% GAL amélioré à 30% GAL amélioré à 35%

1,94 3,0

6,0

9,0

12,0

15,0

Teneur en eau (%) Figure 5.8 : Courbes Proctor modifié GAL amélioré à plusieurs pourcentages

A partir de ces courbes, il a été déterminé la teneur en eau optimale et la densité sèche correspondante pour chaque dosage, qui permettraient de procéder à l’essai CBR. Ces différentes valeurs sont résumées dans le tableau qui suit : Tableau 5.6 : Récapitulatif des résultats des essais Proctor

Teneur en eau optimale

modifié Densité sèche optimale

GAL amélioré à 15%

9.4

2.11


7.5

2.14


8.5

2.13


8.8

2.12


7.2

2.11


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30

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Essai CBR :

Comme pour l’essai Proctor modifié, les matériaux qui ont servi à l’essai CBR ont été pesés au préalable tout en respectant le taux d’amélioration . Après quatre jours d’immersion et poinçonnement des moules, les courbes CBR ont été tracées pour les différents échantillons de latérite amélioré à 15%, 20%, 25%, 30% et 35%. Les indices CBR ont été déterminés à 95% et 98% de l’optimum Proctor modifié (OPM) et le tableau ci -dessous en donne un aperçu : Tableau 5.7 : Récapitulatif des résultats des essais sur les mélanges Matériau

CBR (95% OPM)

CBR (98% OPM)

GAL amélioré à 15% de concassé de granite

28

42


70

120


32

68


39

84


28

60


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Chap. 6. INTERPRETATIONS DES RESULTATS 6.1 Evolution de la densité sèche en fonction du taux d’amélioration :

L’essai Proctor modifié a été réalisé sur la GAL améliorée à plusieurs pourcentages de concassé de granite. Pour chaque mélange, la densité sèche à l’OPM a été déterminée. Le graphe ci-dessous donne l’évolution de la densité sèche en fonction du taux d’amélioration : Evolution de la densité sèche optimale en fonction du taux d'amélioration ) 2,15 3 m / t ( e l a m i t p o e h c è s é t i 2,1 s n e 10 D

15

20

25

30

35

40

Taux d'amélioration (%)

Figure 6.1 : Evolution de la densité sèche optimale en fonction du taux d'amélioration

L’observation de cette courbe montre que la latérite objet de cette étude atteint une densité sèche maximale lorsqu’elle est améliorée avec 20% de concassé de granite. L’amélioration de la latérite avec 20% de concassé de granite permet d’attei ndre une densité sèche de 2,14 t/m3. Ce résultat est supérieur à la densité sèche de la latérite naturelle qui est de 1,94 t/m3, et donc plus favorable. 6.2 Evolution de la portance CBR en fonction du taux d’amélioration :

Le graphique ci-dessous donne l’évolution de la porte CBR à 95% et à 98% de l’OPM de la latérite améliorée à plusieurs pourcentages en fonction du taux d’amélioration :


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Evolution de la portance CBR en fonction du taux d'amélioration 140 120 R B 100 C e 80 c n 60 a t r o 40 P 20

CBR (95%) CBR (98%)

0 10

15

20

25

30

35

40

Pourcentages d'amélioration (%) Figure 6.2 : Evolution de la portance CBR en fonction du taux d'amélioration

Ces deux courbes montrent que la latérite restructurée atteint une portance maximale pour l’amélioration à 20% de concassé de granite. Le fait que la courbe de l’évolution de la portance CBR en fonction du taux d’amélioration et la courbe de l’évolution de la densité sèche en fonction du taux d’amélioration laisse dire qu’il ya une relation étroite entre la portance d’un sol et sa densité sèche. L’amélioration à 20% est celle qui apporte la quantité optimale de fines qui permette de combler les vides de la latérite et ainsi lui conférer une meilleure résistance. L’allure sinusoïdale de la courbe de l’évolution de la portance CBR en fonction du taux d’amélioration induit une grande interrogation : la courbe de la portance CBR en fonction du taux d’amélioration est-elle réellement sinusoïdale ? Ce qui contredirait les résultats des recherches antérieures dans le domaine ; Ou bien y a-t-il une anomalie au niveau du mélange à 25% ? Cette dernière interprétation est la plus plausible car le prélèvement fait pour les essais est épuisé après le mélange à 20% et il a fallu repartir sur les lieux d’emprunts pour faire d’autres prélèvements. Il s’agissait certes des mêmes emprunts mais les précipitations qui ont eu lieu entre temps auraient sûrement changé les caractéristiques mécaniques des matériaux.


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La latérite amélioré à 20% de concassé de granite atteint des indices CBR de 120 à 98% OPM et 70 à 95% OPM. Ces valeurs sont de loin supérieures à celles de la latérite naturelle qui sont égales à 66 à 98% OPM et 45 à 95% OPM. Conclusion :

L’amélioration de la latérite au concassé de granite à un taux de 20% avec une énergie de compactage à 98% de l’OPM est donc recommandée pour ce projet.


[Promotion 2010 – 2011]

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Chap. 7 : APPLICATION DE LA TECHNIQUE DE LA LITHO STABILISATION AU CAS DU PROJET D’ETUDE

L’application de la technique de la Litho Stabilisation au cas du projet d’étude consistera à faire un dimensionnement dans les conditions réelles du projet. Le projet étant un renforcement d’une chaussée déjà existante, il sera d’abord fait ici une étude sommaire de cette dernière avant l’étude des paramètres importants pour le dimensionnement à savoir l’étude du sol support et du trafic. La portance de la plate forme a une incidence directe sur l’épaisseur totale de la chaussée et notamment de la couche de fondation, tandis que l’intensité des trafics conditionne la qualité et, dans une large mesure, l’épaisseur des couches de base et de surface. 7.1

Structure de la chaussée existante :

Selon les recherches documentaires que nous avons effectuées ainsi que les informations provenant des services techniques de l’administration la route Ouaga-Pô

a été construite

entre avril 1968 et mai 1972. La structure est caractérisée par : 

Largeur de la chaussée : 6 à7 m ;



Couche de roulement en graveleux latéritiques niveau terrain naturel ;



Ouvrages d’assainissements transversaux constitués de radiers et de murettes.

Les derniers travaux de réhabilitation ont été effectués en 1998 et les caractéristiques géométriques de la route ont été ramenées à : 

Largeur de plate-forme 9 m ;



Largeur de chaussée 7 m ;



Largeur des accotements 2 x 1 m ;



Un enduit superficielle 4 cm ;



Une couche de base en graveleux latéritique de 15 cm d’épaisseur sur 9 m de largeur ;



Une couche de fondation en graveleux latéritique mélangée à l’ancien revêtement par malaxage in situ sur une profondeur d’environ 20 cm.


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35

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 7.2 La portance du sol support :

L’étude de la portance du sol support se résume dans ce cas à celle de la chaussée existante qui deviendra la couche de forme de la chaussée aménagée. Différents essais géotechniques ont été réalisés sur la chaussée par le LNBTP qui a réalisé un sondage par km. Sur chaque sondage a été réalisé : l’analys e granulométrique, les limites d’Atterberg, le Proctor modifié et le CBR. La nature des différents sols rencontrés se présente comme suit : - Grave argileuse latéritique de classe de portance S4 (30%) ; - Grave argileuse latéritique de classe de portance S5 (20%) ; - Grave argileuse latéritique de classe de portance S3 (50%). La valeur de CBR en fonction de PK a permis d’illustrer le sol de plate-forme du lot N°1 en trois (3) classes de sol à savoir S4, S5 et S3 (voir figure 7.1) du PK 11+000 au PK 43+000.

Figure 7.1 : Courbe de CBR en fonction de PK

Pour la suite de l’étude, l’on se place dans les conditions les plus défavorables en considérant la plate forme de la nouvelle chaussée comme un sol de classe S3.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 7.3 Etude du trafic :

L’étude du trafic est une étape fondamentale pour le dimensionnement de la chaussée. Pour cette étude, il sera considéré, selon le CPT, un nombre d’essieux équivalent de 13 tonnes de 2.81 106. Le « guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux ou CEBTP de 1984 » donne les classes de trafic comme suit : Tableau 7.1 : Formule d’expression du trafic (source CEBTP, 1984)

La classe de trafic du projet est donc T3. 7.4 Déroulement de calcul :

Les calculs se feront à deux étapes : D’abord par la méthode empirique en utilisant la méthode CEBTP : pour prédimensionner à l’aide des tableaux fournis par le Guide Pratique de Dimensionnement des Chaussées pour les pays tropicaux de 1984

et ensuite faire une vérification par la méthode rationnelle en

utilisant le logiciel Alizé III du LCPC. 7.4.1 Application de la méthode CEBTP : a- Les hypothèses 

Portance du sol Support : S3 ;



Classe du trafic pour le tronçon : T3 ;



Durée de vie de la chaussée 20 ans.

Le guide en question présente de nombreuses options pour le choix de la structure, mais le Rédigé et soutenu par : JIKOLUM NGANGMIAN Emmanuel

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BCEOM-CEBTP à travers le manuel « Les routes dans les zones tropicales et désertiques » édition 91 Tome II, en fonction de la classe de trafic (T3) et la classe de portance du sol (S3), permet de choisir la structure de chaussée en se basant sur les variantes N°1 et N°2 du tableau suivant. La variante N°3 vient s’ajouter dans le cadre de cette étude afin de montrer les avantages et les inconvénients d’une chaussée en latérite litho stabilisée face à une chaussée en latérite stabilisée au ciment ou à une chaussée en graveleux latéritique naturel. Tableau 7.2 : Variantes des choix sur la structure

de la chaussée en fonction des matériaux

Variantes

Matériaux

N°1

R : Béton bitumineux

5 cm

B : Graveleux latéritique naturel

20 cm

F : Graveleux latéritique naturel

25 cm


5 cm

B : Graveleux amélioré au ciment

20 cm


15 cm


5 cm

B : Graveleux amélioré au concassé de granite

20 cm


20 cm

N°2

N°3

Epaisseur

R : revêtement ; B : couche de base ; F : couche de fondation

Comme signalé plus haut, à ce stade d’étude la vérification du prédimensionnement est effectuée par la méthode rationnelle Alizé.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. 7.4.2 Vérification par le logiciel Alize-LCPC:

Ce programme Alizé III est très largement utilisé pour le dimensionnement et la vérification des structures de chaussées et de renforcement. Il permet de calculer les contraintes et les déformations induites dans les différentes couches de la chaussée choisie. La charge prise en compte est une charge unitaire correspondant à un demi-essieu de 13 tonnes représenté par une empreinte circulaire (Figure 7.3). Les données à rentrer dans le modèle pour les différentes simulations sont : 

Les épaisseurs de chaque couche ;



Les modules d’Young (E) et les coefficients de Poisson (υ) de chaque couche y compris le sol support ;



Les types d’interface entre les couches (conditions de collage).

Figure 7.3 : Moteur de calcul Alizé

a- Les hypothèses

D’après le modèle géotechnique Nous adopterons les valeurs des modules dynamiques et les coefficients de poisson donnés par SETRA édition 1998:


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Module de Young: Plate forme: S3

E = 50 MPa;

Couche de fondation : en graveleux latéritique

E = 225 MPa ;

Couche de base : en graveleux latéritique

E = 330 MPa ;

Couche de base : en graveleux latéritique litho

stabilisé

Couche de base : en graveleux latéritique amélioré au ciment

E = 600 MPa ; E = 700 MPa .

b- Calcul des contraintes et déformations admissibles

Contrainte admissible :

Avec CBR = 10 (sol support) et NE = 2,81.10 6 on a numériquement :

Déformation admissible :

c- Les vérifications à faire :

Les vérifications à effectuer à ce stade de calcul concernent les critères de ruptures que sont : La déformation verticale z à la surface du sol support doit être inférieure à la déformation admissible z,adm : z ≤ z,adm ; La contrainte verticale z à la surface du sol support doit être inférieure à la contrainte admissible z,adm : z ≤ z,adm.


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. d. Résultats des contraintes, déformations et déflexions par variantes proposées :

Avec les données et hypothèses ci-dessus, le logiciel Alizé donne les résultats suivants : Tableau 7.3 : Récapitulatif résultats de simulation sur le logiciel Alizé

z ( déf)

Déflexion (1/100 mm)

z (MPa)

Variante n°1

444,2

0,068

67,0

Variante n°2

502,9

0,110

59,5

Variante n°3

466,7

0,088

62,5

e. Conclusion

Les valeurs des contraintes, déformations et déflexions obtenues sont acceptables pour les trois variantes car elles sont toutes inférieures aux valeurs admissibles calculées ci-haut. Toutes les trois variantes présentent aussi des déflexions acceptables car les valeurs de déflexions obtenues sont toutes contenues dans la marge prescrite dans le CPT. On peut aussi constater que la variante n°1 donne des résultats moins satisfaisants que la variante n°3 qui donne elle-même des résultats moins satisfaisants que la variante n°2. Une chaussée dont la couche de base est faite de GAL est moins résistante qu’une chaussée d ont la couche de base est faite de latérite litho stabilisée qui est elle- même moins résistante qu’une chaussée faite de latérite stabilisée au ciment. Cependant, plusieurs raisons peuvent justifier le choix de l’utilisation de la latérite litho stabilisée au détriment de la latérite améliorée au ciment dans le cas de notre projet d’étude . L’amélioration au ciment présente certains inconvénients qui constituent des sujétions, souvent sérieuses d’emploi : -

mise en œuvre délicate à cause du temps de prise du ciment ;

-

sa susceptibilité à la fissuration par retrait ;

-

la difficulté des réparations et des reprises éventuelles, une fois la prise du ciment terminé et le compactage effectué ;


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41


-

le délai très court de mise en œuvre à moins de disposer d’un retardateur de prise ;

-

L’épaisseur minimale de 15 cm que doit prévoir le dimensionnement.

Une des raisons très importantes qui fait pencher la balance du côté de la litho stabilisation en défaveur de l’amélioration au ciment est le fact eur coût. Au Burkina-Faso, le mètre cube (m 3) de graveleux latéritique coûte 6000 à 10000 FCFA, le mètre cube (m 3) de latérite litho stabilisée coûte 15000 à 17000FCFA (ref. projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – Frontière du Ghana) alors que le mètre cube (m 3) de la latérite stabilisée au ciment revient à 21000 à 25000 FCFA (ref. route

Ouaga-Bobo 2007).

Variante retenue : Variante N°3 

Couche de roulement : 5 cm de béton bitumineux ;



Couche de base : 20cm de GAL litho stabilisé;



Couche de fondation : 20cm de graveleux latéritique naturel.


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CONCLUSION Les routes constituent le moteur de tout développement socio-économique notamment dans la

production et l’échange des produits et aussi comme organe de communication. Les études de construction de route sont au cœur des métiers de l’ingénieur génie civil. Le développement du réseau routier a toujours constitué un problème social très crucial en Afrique subsaharienne. C’est pourquoi à l’instar des autres pays dits en voie de développement, le Burkina Faso s’est inscrit dans la politique de renforcement de son réseau routier. C’est aussi dans cette logique que le Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics (LNBTP) s’est engagé dans des études visant à améliorer le graveleux latéritique avec du concassé de granite. Le présent projet de fin d’étude a porté sur cette technique de litho stabilisation. Elle est une technique purement africaine mais très mal connue des Africains. L’étude a eu dès le départ comme ambitions d’aboutir à des résultats qui permettraient de confirmer ou d’infirmer le taux d’amélioration de 30% qui est généralement utilisé sur les chantiers de route, de faire connaître la technique et de servir de documentation aux générations futures. L’étude ayant porté sur un projet réel en l’occurrence le projet de réaménagement de la Route Nationale RN5 Ouaga-Pô – Frontière du Ghana, il a fallu étudier au préalable la latérite et le concassé de granite à l’état naturel pour s’assurer qu’ils satisfassent les conditions du CPT avant de procéder à l’amélioration. Les différents essais ont convergé en une seule conclusion : l’amélioration à 20% de concassé de granite est celle qui permet à la latérite d’avoir des meilleur es caractéristiques. Une application de la technique au cas réel du projet a aussi permis de montrer que face à l’utilisation de la latérite à l’état naturel ou de la latérite améliorée au ciment, celle de la latérite litho stabilisée en assise de chaussée est la plus judicieuse car elle concilie bien les facteurs coût d’exécution et résistance dans le temps.

A la lumière de cette étude, les recommandations suivantes sont nécessaires pour une meilleure connaissance de la technique de la Litho Stabilisation puis pour la conception des routes durables et de qualité : 

A l’endroit du LNBTP : 

reprendre les études à chaque projet afin de déterminer le taux d’amélioration et non utiliser systématiquement le taux de 30% ;



encourager les étudiants à faire des travaux de recherche autour de ce thème afin d’arriver un jour à mettre sur pieds une formule empirique ou un abaque qui


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permettent à base des caractéristiques intrinsèques de la latérite et du concassé de granite de déterminer le taux d’amélioration ; 

A l’endroit des entreprises : respecter les clauses techniques des projets et employer une ressource humaine qualifiée et expérimenté dans la réalisation des travaux ;



A l’endroit des bureaux de contrôle : veiller à ce que les travaux soient réalisés conformément à la règle de l’art et tout en ayant en permanence un contrôleur à pied d’œuvre lors du déroulement des travaux sur le chantier.


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BIBLIOGRAPHIE 1. PIERRE LOMPO ( Paris 1980), Les matériaux utilisés en construction routière en Haute-

Volta – Un matériau non traditionnel « le Lithostab ». 2. MAIMOUNA SIDIBE (Juillet 1995), Etude de l'utilisation des granulats de type silexite

en géotechnique routière, projet de fin d'études en vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur de conception à l’école polytechnique de Thies département de Génie Civil . 3. BCEOM-CEBTP (1975). - Manuel sur les routes dans les zones tropicales et désertiques, tome 2, Etudes et construction - 480 pages. 4. BCEOM-CEBTP (1984), Guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux, Ministère de la coopération, France, 155p 5. LYON ASSOCIATES, BUILDING AND ROAD RESEARCH INSTITUTE (1971), Manuel pour le prélèvement et les essais des latérites, des sols latéritiques et d’autres sols difficiles d’Afrique, 56 p 6. ROBITAILLE V., TREMBLAY D. (1997), Mécanique des sols-Théorie et pratique, Modulo Éditeur, 652p.

SITES INTERNET

Ces sites ont été consultés dans la période de Mars – Mai 2011. http://mescoursdegeniecivil.wifeo.com/documents/Prsentation1 http://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/TP_CBR_laboratoire_materiaux http://www.atms.org.tn/Documentation/Toe http://www.beep.ird.fr/collect/thies/index/assoc/HASH01da/96b6c91a.dir/pfe.gc.0553


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Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. I.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LE CONCASSE DE GRANITE : Annexe I.1 : Equivalent de sable EQUIVALENT DE SABLE (NF P 18-598)

Numéro d'identification

Emprunt concassé 0/31,5; Base-Vie

Provenance

Ouaga-Pô; Fr du Ghana

Nature

Granite concassé

Numéro essai Masse de la prise d'essai : (120*(1+w/100)±1g Hauteur du niveau supérieur du floculat par rapport au fond de l'éprouvette - h1 (mm) Hauteur du niveau supérieur de la partie sédimentée par rapport au fond de l'éprouvette – h’2 (mm) Equivalent de sable visuel sur prise d'essai Esv = 100 h’2/h1 Equivalent de sable visuel Esv sur échantillon (moyenne) Hauteur du sédiment au niveau de la face supérieure du manchon - h2 (mm) Equivalent de sable sur prise d'essai Es = h2/h1 Equivalent de sable Es sur échantillon (moyenne)

1

2

123g

123g

17,1

16,3

8,9

8,5

52,00%

51,00% 51,50%

7,7

7,7

45,0

47,2 46

Annexe I.2 : Los Angeles ESSAI LOS ANGELES (NF P 18-573) Classe granulaire du matériau

Concassé 0/31,5

Classe granulaire choisie

10/14

Poids du matériau avant essai (A)

5000g

Poids du refus au tamis 33 (1,6mm) (B)

3493g

Coefficient Los Angeles

30

Annexe I.3 : Micro Deval ESSAI MICRO DEVAL (NF P 18-572) Classe granulaire du matériau

Concassé 0/31,5

Classe granulaire choisie

10/14

Poids du matériau avant essai (A)

500g

Poids du refus au tamis 33 (1,6mm) (B)

442

Coefficient Micro Deval MDE :

12


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A

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. II.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE : Annexe II.1 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibition

Courbes poinçonnement GAL 50 45 40 ) 35 N k ( 30 s e c r 25 o F

56 coups

20

25 coups

15

10 coups

10 5 0 0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)


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B

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. III.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE AMELIOREE A 15% DE CONCASSE DE GRANITE : Annexe III.1 : Courbe Proctor modifié :

Courbe Proctor modifié GAL amélioré à 15% 2,12 2,10


2,08 2,06 2,04 2,02 2,00 1,98 1,96 1,94 5,0

10,0

15,0

Teneur en eau (%)

Annexe III.2 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibitions :

Courbes de poinçonnement Lithostab 15% 120 100

) 80 N k ( s 60 e c r o F 40

56 coups 25 coups 10 coups

20 0 0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)


[Promotion 2010 – 2011]

C

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Annexe III.3 : Courbe CBR :

Courbe CBR GAL amélioré à 15% de concassé 110

) 105 % ( é t i c 100 a p m o C 95

90 0

20

40

60

80

100

120

140

Portance CBR

IV.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE AMELIOREE A 20% DE CONCASSE DE GRANITE : Annexe IV.1 : Courbe Proctor modifié :

Courbe Proctor modifié GAL amélioré à 20% 2,15

e h 2,10 c è s é 2,05 t i s n e D 2,00 1,95 4,2

5,5

7,1

8,9

10,8

Teneur en eau (%)


[Promotion 2010 – 2011]

D

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Annexe IV.2 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibitions :

Courbes de poinçonnement Lithostab 20% 220 200 180

) N k ( s e c r o F

160 140 120 100

56 coups

80

25 coups

60

10 coups

40 20 0 0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)

Annexe IV.3 : Courbe CBR :


) % 100 ( é t i c a p m o 95 C

90 0

50

100

150

200

Portance CBR


[Promotion 2010 – 2011]

E

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. V.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE AMELIOREE A 25% DE CONCASSE DE GRANITE : Annexe V.1 : Courbe Proctor modifié :

Courbe Proctor modifié GAL amélioré à 25% e h c è s é t i s n e D

2,14 2,12 2,10 2,08 2,06 2,04 2,02 2,00 1,98 1,96 5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

Teneur en eau (%)

Annexe V.2 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibitions :

Courbes de poinçonnement Lithostab 25% 200 180 160

) N k ( s e c r o F

140 120 100

56 coups

80

25 coups

60

10 coups

40 20 0 0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)


[Promotion 2010 – 2011]

F

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Annexe V.3 : Courbe CBR :


) 100 % ( é t i c 95 a p m o C 90

85 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Portance CBR

VI.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE AMELIOREE A 30% DE CONCASSE DE GRANITE : Annexe VI.1 : Courbe Proctor modifié :

Courbe Proctor modifié GAL amélioré à 30% 2,14


2,12 2,10 2,08 2,06 2,04 2,02 2,00 5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

Teneur en eau (%)


[Promotion 2010 – 2011]

G


Annexe VI.2 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibitions :

Courbes de poinçonnement Litostab 30 %

) N k ( s e c r o F

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0


0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)

Annexe VI.3 : Courbe CBR :


) % ( 100 é t i c a p m 95 o C 90 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Portance CBR


[Promotion 2010 – 2011]

H

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. VII.

RESULTATS DES ESSAIS SUR LA GRAVE ARGILEUSE LATERITIQUE AMELIOREE A 35% DE CONCASSE DE GRANITE : Annexe VII.1 : Courbe Proctor modifié :

Courbe Proctor modifié GAL amélioré à 35% e h c è s é t i s n e D

2,12 2,10 2,08 2,06 2,04 2,02 2,00 1,98 1,96 1,94 3,0

5,0

7,0

9,0

11,0

13,0

Teneur en eau (%)

Annexe VII.2 : Courbes de poinçonnement après 4 jours d’imbibitions :

Courbes de poinçonnement Lithostab 35% 250 200 ) N k ( 150 s e c r 100 o F 50


0 0

2

4

6

8

10

Enfoncement (mm)


[Promotion 2010 – 2011]

I

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Annexe VII.3 : Courbe CBR :

Courbe CBR GAL amélioré à 35% 104 102

) % 100 ( é t i 98 c a p 96 m o 94 C 92 90 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Portance CBR

VIII. PRESENTATION DES SIMULATIONS DES TROIS VARIANTES SUR LE LOGICIEL ALIZE III-LCPC : Annexe VIII.1 : Variante N°1


[Promotion 2010 – 2011]

J



[Promotion 2010 – 2011]

K

Utilisation de la technique de la litho stabilisation en assise de chaussée : Cas du projet de renforcement du tronçon Ouaga-Pô – F rontière du Ghana. Annexe VIII.2 : Variante N°2


[Promotion 2010 – 2011]

L


Annexe VIII.3 : Variante N°3


[Promotion 2010 – 2011]

M

Memoire Jikolum

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