Abdoul Khafor MBOW
Moussa Ahmed GALMAI
INTRODUCTION : Le génie civil est le domaine d’activité dont le but est la construction de bâtiments ; d’ouvrages d’art, d’ouvrages maritimes, de routes… pour le compte de la collectivité. Il consiste à la création structures et d’édifices utiles à la société .En effet il englobe plusieurs domaines d’études tels que l’assainissement et l’hydraulique qui entre dans le cadre de la construction de routes ou de bassins de rétention. .. Ce présent projet consiste à faire une étude géométrique et le phasage d’un projet de route bitumée sur 4,2 km reliant les deux villes que sont GOKH BI et NIAYE BI. Pour cela, nous avons besoin d’abord de mettre en évidence le tracé routier ; de faire le profil en long ; les profils en travers du tracé pour pouvoir calculer le volume des terrassements à exécuter. Ensuite nous effectuerons les procédés de mise en œuvre des différentes couches qui composent la chaussée en spécifiant les matériaux et les engins pour son exécution. Enfin une étude financière sera faite pour pouvoir estimer le cout global du projet.
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1. Les études d’exécution du projet : Les travaux consistent à la réalisation du tronçon reliant deux villes : GOKH-bi et Niaye-bi les principales composantes et les caractéristiques des travaux sont décrites ci-après. Les travaux consistent à la réalisation d’un tronçon de 4.2 KM reliant les deux villes susmentionnées. Les normes suivies dans la conception géométrique de ce tronçon de route sont celles définies par les Instructions sur les Conditions Techniques d'Aménagement des Routes Principales (ARP).
1.1 Les matériaux mis en œuvre : 1.1.1 Plate-forme support de chaussée
L’étude des sols de la plate-forme a révélé la présence de formations présentant globalement de bonnes caractéristiques portantes. Les sols de couverture au niveau des plates-formes en remblai ou en déblais sont constitués alternativement de formations sablo-argileuses et latéritiques, surmontant l’arène de basalte ou le basalte décomposé et le basalte sain. Pour la réalisation de la plateforme support de la chaussée, des travaux préparatoires seront indispensables. Cela débute par le débroussaillage, le dessouchage et le décapage de la terre végétale situés au niveau de l’emprise de la route. Le bulldozer ou la pelle mécanique plus les camions est utilisé pour réaliser ces opérations.
1.1.2 Matériaux pour plateforme support de chaussée :
Les travaux de terrassements sont à exécuter en vue de la préparation de la plateforme destinée à recevoir le corps de chaussée, et les dépendances.
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Les travaux objet de la présente partie correspondent : à l'exécution des déblais ; à l'exécution des remblais; aux emprunts pour remblais ; au réglage et compactage de la plate-forme ; à la préparation des terrains sous les remblais ; à la remise en état des zones d’emprunts ; au réglage des talus; à la mise en place de la terre végétale sur les bermes, et les talus de remblai et des déblais; La mise en œuvre de la plate-forme s’effectuant sur 50 cm au minimum après les travaux préparatoires nécessitera des mesures de densité après régalage, arrosage, réglage et compactage: sur les cinquante (50) derniers centimètres des terrassements terminés: l’indice portant C.B.R. à 96 heures d'imbibition et à 95 % de la densité sèche optimum, est égal à 15 ; entre la cote – 50 cm et – 1 mètre des terrassements terminés : indice portant C.B.R. à 96 heures d'imbibition et à 95 % de la densité sèche optimum, supérieur ou égal à 10 ;
1.1.3 Matériaux de corps de chaussée
Les investigations géotechniques réalisées dans le cadre de ce projet montrent l’existence de gisements de latérite à 23 km environ du site et de carrières de granulats de roche Basalte à 5 km du site. Les matériaux de chaussée envisageables sont les suivants : - Béton bitumineux (BB) - pour couche de roulement ;
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- Grave bitume (GB) - pour couche de base ; - Graveleux latéritique traité au ciment si nécessaire (GLC 3%)- pour couche de fondation de chaussées ; - Graveleux latéritique - pour accotements. Les matériaux de chaussée seront formulés pour garantir les qualités requises de résistance à l'orniérage (BB et GB), de caractéristiques de surface (BB) et de stabilité (GLC 3%). 1.2 Le tracé en plan La route considérée est de type nationale avec les caractéristiques géométriques des sections autoroutières T100 telles que définies par l'ARP, rappelées ci-après : -
Dévers maximal : 7%
-
Rayon minimal (Rm) :
425 m
-
Rayon au dévers minimal (Rdm) :
900 m
-
Dévers associé à Rdm :
-
Les courbes de rayon compris entre Rnd et Rdm sont déversées vers
l'intérieur du virage -
2,5%
avec une pente transversale de 2,5%.
Les courbes de rayon inférieur à Rdm sont déversées vers l'intérieur
du virage avec une pente transversale dont la valeur est fixée par interpolation linéaire, en fonction de la valeur de 1/R, entre 2,5% pour Rdm et 7% pour Rm. Raccordements progressifs : Les courbes de rayon inférieur à Rnd (1300 m) sont introduites par des raccordements progressifs constitués par des clothoïdes.
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(Joindre en annexes les caractéristiques du tracé en plan réalisé sur piste 5 : éléments, longueurs, gisements, etc) 1.3 Profil en long Le profil en long est un graphique (fig ci-après) sur lequel sont reportés tous les points du terrain naturel et de l’axe du projet. Il est établi en premier lieu. On s’appuie sur ce document pour le dessin des profils en travers. Distances et altitudes sont données en mètres au centimètre près. On choisit en général un plan de comparaison d’altitude inférieure à l’altitude du point le plus bas duprojet ou du terrain naturel. Ce plan de comparaison est l’axe des abscisses du graphique sur lequel sont reportées les distances horizontales suivant l’axe du projet. Sur l’axe des ordonnées, sont reportées les altitudes. Les échelles de représentation peuvent être différentes en abscisse et en ordonnées (en rapport de l’ordre de 1/5 à 1/10) de manière à souligner le relief qui peut ne pas apparaître sur un projet de grande longueur. On dessine tout d’abord le terrain naturel (TN), généralement en trait moyen noir (en bleu dans notre projet). Son tracé est donné par la position de chaque point d’axe d’un profil en travers, le terrain naturel étant supposé rectiligne entre ces points. On reporte en même 5
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temps dans le cartouche des renseignements en bas du graphique : les distances horizontales entre profils en travers dites distances partielles, les distances cumulées (appelées aussi abscisses curvilignes) depuis l’origine du projet et l’altitude de chaque point. Les calculs des positions des points caractéristiques se ramènent à des intersections droites-droites, droites-cercles ou droites-paraboles dans le repère associé au profil en long. Les paramètres géométriques du profil en long doivent respecter les caractéristiques limites suivantes: -
Déclivité maximale:
5%
-
Rayon minimal en angle saillant (RVm) :
6 000 m
-
Rayon minimal en angle rentrant (RVm') :
1 500 m
Pour les sections à faible pente transversale et les sections en déblai, on s'attache à ce que la pente du profil en long soit suffisante, au moins égale à 0,1%, pour assurer l'écoulement des eaux. Dans les zones plates très étendues cette mesure peut être remplacée par des dispositions de drainage appropriées car son application entraînerait soit des hauteurs de remblai importantes soit un profil sinueux.
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Profile en long
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1.4 Profils en travers Les profils en travers (sections transversales perpendiculaires à l’axe du projet) permettent de calculer les paramètres suivants : • la position des points théoriques d’entrée en terre des terrassements ; • l’assiette du projet et son emprise sur le terrain naturel ; • les cubatures (volumes de déblais et de remblais). Le profil en travers (fig. ci-après) est représenté en vue de face pour une personne qui se déplacerait sur l’axe du projet de l’origine à l’extrémité du projet. La voie de gauche doit donc se situer sur la partie gauche du profil. On commence par dessiner le terrain naturel à partir d’un plan horizontal de référence qui n’est pas forcément celui du profil en long, de manière à obtenir le profil en travers à l’échelle maximale sur le format choisi. L’échelle de représentation est de l’ordre de 1/100 à 1/200 (jusqu’à 1/50 pour les voies les moins larges). Il n’y a pas d’échelle différente en abscisse et en ordonnée de manière à pouvoir mesurer directement sur le graphique des longueurs dans toutes les directions ou bien des surfaces L’abscisse de chaque point du terrain naturel (ou du projet) est repérée par rapport à l’axe du profil en travers (donc négative à gauche et positive à droite), l’ordonnée est toujours l’altitude du point. On y superpose ensuite le gabarit type du projet (largeur de chaussée, accotements, fossés et pentes de talus) à partir du point d’axe dont l’altitude a été déterminée sur le profil en long. Cela permet de calculer la position des points d’entrée en terre. Les fossés ne sont pas repérés comme les autres points caractéristiques puisque, de manière à simplifier le calcul, ils n’interviennent pas dans la décomposition de la surface en triangles et Trapèzes. Ils sont calculés séparément. En section courante le profil en travers se présente ainsi: -
Deux chaussées de 3.50m de largeur chacune ;
- Un accotement de largeur : 1.00m -
Une berme côté extérieur de 1,00m de largeur ;
-
Un arrondi de talus de 0,50m de largeur en remblai ou un fossé
triangulaire de 1m de largeur en déblai. Les matériaux préconisés pour les différents éléments de ce profil en travers sont : - Chaussée : revêtement en béton bitumineux sur 7,0 m pour la chaussée.
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- Accotement : Grave latéritique sur 1,0 m. - Berme et talus : terre végétale sur 1,0 m - Fossés triangulaire de 1m de large et 0,5 m de profondeur (avec un prix séparé forfaitaire au ml).
Profil en travers
2 Phasage du projet : Les remblais, plus importants dans ce projet, constitueront un apport de matériau dont le compactage permettra d’assurer une bonne qualité portante de la plateforme de type PF2. Le sol sera débarrassé au préalable de tous les éléments non minéraux : végétation, terres végétales. On note 3 étapes dans l’exécution de ces remblais : 9
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le déchargement par des camions à bennes, dont le prix du transport sera calculé sur la base des 23 Km qui sépare le chargement au site. Nous précisons que le matériel utilisé sera un camion routier de type travaux publiques. le régalage par niveleuse qui emploiera le plus de personnel. le compactage qui permet aux matériaux, mis en œuvre, de supporter les charges routières en resserrant les grains solides les uns contre les autres. Ici le matériel utilisé est un compacteur dont les 3 types suivants correspondent à l’exécution de 3 autres phases. Couche de surface :
Epaisseur = 5 cm
Couche de base :
Epaisseur = 15 cm
Couche de fondation : Epaisseur = 20 cm Sol support (PST)
Couche de chaussées 2.1 Terrassement Le terrassement consiste à modifier la topographie d’un site conformément aux indications prescrites par des plans et des devis en apportent (remblai) ou en enlevant des terres (déblais). Ces modifications peuvent être modestes et confinées (excavation requise pour installer les fondations superficielles d’un bâtiment), linéaires (aménagement d’une structure routière, construction d’une
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digue) ou complexes (construction des approches d’un échangeur routier multiple). Placer en séquence chronologique, les opérations de terrassement se réalisent selon l’ordre suivant : a). Débroussaillage et essouchement Il consiste à enlever et abattre les herbes, arbustes et souches (racines) des arbres. Cette opération est réalisée au moyen d’un bouteur (bulldozer) b).Décapage Le travail de décapage consiste à retirer les terres de la surface du terrain à aménager. La terre végétale est stockée sur site pour réutilisation dans les espaces verts à aménager ou évacuée dans des zones appropriées. Pour exécuter le décapage de la terre végétale on utilise souvent des bouteurs ou des niveleuses. Surface à décaper : Soit S la surface à calculer, L la longueur de la route, h l’épaisseur de la terre végétale, l la largeur du projet et d le débord de part et d’autre de l’emprise de la route. L= 4 200m; l= 12m; h= 0,20m; d= 2m S = 4200 x (12+4) = 67200 Le volume est : V = 67200 x 0,20 = 13 440
S = 67200 m2 V = 13400 m3
c) Déblai et transport Le déblai consiste à retirer et à transporter sur le site du projet ou à l’extérieur de celui-ci, des sols décapés ou excavés afin d’amener la cote du terrain naturel à la cote projet prescrite dans les spécifications techniques (CCTP et DTU).Plusieurs engins peuvent être utilisés à cet effet il s’agit entre autres du Scraper, bulldozer (pousseur), pelle plus camion bennes. d) Transport et remblai Le remblai consiste à transporter à partir du site du projet ou de l’extérieur de ce dernier, notamment des bancs d’emprunt, des matériaux conformes à
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l’usage et aux spécifications prescrites par les plans et devis du projet. Pour sa réalisation, on utile généralement une pelle mécanique plus des camions benne pour le transport et le déchargement des remblais e). Régalage/profilage Le réglage d’une couche consiste à la mettre au niveau exact établi par le projet et à lui donner une pente transversale minimale (devers) pour assurer l'écoulement transversal des eaux de ruissellement. Le réglage est le plus souvent effectué à l’aide d’une niveleuse automotrice, composée d’une poutre supportée par deux essieux fortement espacés et d’une lame, orientable dans tous les sens, placée sous la poutre, à mi-distance entre les deux essieux. f). Compactage Le compactage consiste à serrer les grains du sol pour rendre le matériau le plus dense possible, moins sensible à l’eau et pour obtenir de meilleures caractéristiques mécaniques. La densité susceptible d’être obtenue pour un matériau donné dépend de l’énergie et du mode de compactage ainsi que de la teneur en eau. Si celle-ci est trop faible, les grains ne sont pas assez lubrifiés pour bien se resserrer, si elle est trop forte, le matériau est trop déformable. La définition d’un bon atelier de compactage est un point essentiel d’un chantier de chaussée. Pour sa réalisation, on utilise des compacteurs à pneus, des cylindres vibrants ou mixtes. Calcul des cubatures par la méthode de la moyenne des aires : On considère une plateforme de 10m de largeur S = 10y + 3/2 y2 S12= 10 (0,35 – 0,12) + 3/2 (0,35 – 0,12)2 = 2,379 m2 S12= 2,379 m2 S13= 10 (0,35 – 0,118) + 3/2 (0,35 – 0,118)2 = 2,4 m2 Le volume de remblai correspondant est de : V = 50 (S12 + S13) / 2 V = 50 (2,379 + 2,4) / 2 = 119,47
S13= 2,4 m2 VR = 119,47 m3
Comparons le volume de remblai calculé ci haut à celui obtenu sur PISTE 5
N° PROF
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ABSCISS REMBLA E I
DECAPA DEBLAI GE
CURVILIG N VOLUME VOLUME VOLUME 12 550 466,5 39,1 0 13 600 139,5 39,4 0
PURGE VOLUME 0 0
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Total
606
78,5
0
0
L’analyse des volumes montre que le volume trouvé est strictement inférieur à celui trouvé avec PISTE 5. Cet écart trouve sa justification dans la conception géométrique du tracé. En effet l’axe du projet ne recoupe pas tous les points du terrain naturel.
Terrassement mise en œuvre 13
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Mise en œuvre de la couche de fondation (latérite traité au ciment) Donner les différentes phases. Elle assure une diffusion des contraintes afin de les amener à un taux compatible avec la portance du sol de forme. Si la couche de fondation n’est pas trop rigide (effet de dalle) elle ne subit guère que des contraintes verticales de compression. Cette couche est constituée de latérite traite au ciment et compactée. Pour sa mise en œuvre, le matériau est transporté par des camions bennes puis étalé et régalé ; le matériau est renforcé avec du ciment puis régalé à l’aide d’une niveleuse. Le matériau étalé est humidifié à sa teneur en eau optimum puis compacté avec un compacteur à cylindre vibrant. Calculons le volume total de la grave latérite traitée au ciment V= 10 x 4200 x 0,2 = 8400 V = 8400 m 3 2.1 Mise en œuvre de la couche de base (grave bitume) La couche de base est soumise à des contraintes verticales de compression plus élevée que dans la couche de fondation (la couche de base y repose) ainsi qu’aux efforts de cisaillement d’autant plus important que la couche de surface est mince. Pour sa mise en œuvre, après l’émulsion du bitume comme couche d’accrochage, les agrégats sont étalés puis régalés à l’aide d’une niveleuse. Le compactage se fera avec un compacteur vibrant M/L compris entre 30 et 40 kg/cm amplitude de vibration FORTE fréquence moyenne à élever et un compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) Les nombres de passes de l’atelier de compactage tournent autour de : de 4 à 8 passes de vibrants et 10 à 15 passes de compacteur à pneu. Calculer le volume total du matériau utilisé V= 10 x 4200 x 0,15 = 6300 V = 6300 m 3
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Mise en œuvre couche de base.
2.2 Mise en œuvre du revêtement: (béton bitumineux) Donner les différentes phases. Avant toute opération et après nettoyage de la partie supérieur de la couche de base une couche d’imprégnation (Cut back 01) est mise en place à l’aide d’une répendeuse. Pour le revêtement (béton bitumineux à chaud), une fraction granulaire et du bitume sont utilisés pour sa mise en œuvre. Une fois le bitume est rependu et les granulats sont étalés avec la niveleuse. Le matériau régalé sera compacté avec un compacteur cylindre vibrant M/L compris entre 30 et 40 kg/cm amplitude de vibration FAIBLE A MOYENNE fréquence moyenne à faible et un compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) si épaisseur > 4cm) . Les nombres de passes de l’atelier de compactage tournent autours de 4 à 6 passes de vibrants, 8 à 10 passes de compacteur à pneu. Calculons le volume total du matériau utilisé V= 10 x 4200 x 0,05 = 2100 V = 2100 m 3
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Mise en Œuvre revetement superficiel .
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Mise en œuvre résume.
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3 Estimation financière des matériaux mis en œuvre: ESTIMATION FINANCIERE DES MATERIAUX MIS EN ŒUVRE N
Désignations INSTALLATION DU 1 CHANTIER 1. 1 installation de chantier 1. 2 amené et repli de matériels sous total 2 2. 1 2. 2 2. 3 2. 4
prix unitaire
prix total
FF
1 40 000 000
40 000 000
FF
1 20 000 000
20 000 000 60 000 000
TERRASSEMENTS débroussaillage et dessouchages
m2
67200
150
10 080 000
décapage terre végétale
m3
13440
1 550
20 832 000
déblais
m3
10277
3 000
30 831 000
remblais sous total
m3
25236
5 625
141 952 500 203 695 500
m3
5573
15 000
83 595 000
m3
4395
85 000
373 575 000 457 170 000
m2
4200
90 000
378 000 000
m3
1416
100 000
141 600 000 519 600 000
3 COUCHES D'ASSISES 3. 1 couche de fondation 3. 2 couche de base sous total 4 COUCHE DE SURFACE 4. 1 couche d'accrochage 4. 2 couche de roulement sous total
TOTAL HTVA TVA TOTAL TTC
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unit quanti é té
1 240 465 500 223 283 790 1 463 749 290
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4 Conclusion: Le présent travail que nous venons d’achever et qui constitue un mini projet de tracé routier étude géométrique et phasage du projet de route bitumée sur 4,2 km constitue une étape importante dans la formation d’un conducteur de travaux. Il nous a permis de se familiariser avec le logiciel PISTE Le tracé d’une route et son phasage est une opération complexe ce qui nous invite sur ce présent projet à réfléchir sur les multiples tâches qui nous attendent en tant que conducteurs de travaux appelés à planifier et à exécuter des taches de natures différentes Enfin la réalisation de ce projet permettra au conducteur de travaux d’avoir une expérience non négligeable et dans cette optique il pourra effectuer un certain nombre de contrôles lors de la mise en place des différentes phases de l’exécution.
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ANNEXES
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