Analyse et prparation de la fondation granulaire avant

Analyse et préparation de la fondation granulaire avant la mise en place d’un traitement de surface sur une route à faible traffic Papa Masseck Thiam, Ing. M. Sc. , M. Ing. Jean-Martin Croteau, Ing. Kevin Bolduc, Ing. Frederic Leblanc, Ing. Le 29 Novembre 2017

Introduction et mise en contexte § Fondation Granulaire des routes à faible traffic: Couche la plus importante pour le traitement de surface 2 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Sommaire de présentation § § § § § 3 Description fonctionnelle des couches de chaussée Problématique des chaussées à faible traffic Auscultation de la chaussée existante Dimensionnement de chaussées Choix du matériau granulaire Production et contrôle Mise en oeuvre et les contrôles de chantier Reception du support granulaire Choix du traitement de surface Conclusion © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Qu’est-ce-qu’une route à faible traffic? 4 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Qu’est-ce-qu’une route à faible Traffic? Quelques définitions: 400, 000 Essieux equivalents • TAC 1986 DJMA < 400 • AASHTO DJMA < 400 • BC/AB: DJMA < 200 • Ont/Sask: DJMA < 500 5 • US: DJMA < 400 Surface treatment © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Description fonctionnelle des couches de chaussée Coupe type d’une chaussée à faible traffic Peut être variée Surface de roulement Fondation S-Fondation Infra/Remblai 6 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Problématique des chaussées à faible traffic Chaussées appropriées pour les besoins locaux Problème de drainage § Fossé peu profond ou inexistant § Vaste réseau à construire et entretenir pour une faible population § Techniques de conception et construction non appropriées § Méconnaissance des techniques d’entretien des chaussées à faible traffic 7 § Durée de vie utile largement dépassée § Propriétés physiques des MG non adéquates pour favoriser un bon drainage § Infiltration d’eau dans la structure de chaussée (par la surface (matériel granulaire), par des fissures, par l’accotement), capillarité, etc © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Problématique des chaussées à faible traffic Problème de fondation § Dimensionnement inadéquat § Fondation inexistante § Matériaux de mauvaise qualité (capacité portante, gélivité, etc. ) 8 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Évaluation de la chaussée • Consultation des documents existants Détermination du contexte du site Analyse et traitement des Collecte de données • Déterminer l’état fonctionnel et structural de données la chaussée Accessibilité au site Relevés visuels Scénarios de réhabilitation Climat et traffic Sondages Choix de la solutions et recommandations adéquate portances D’ordre financier et/ ou économique Essais en laboratoire • Déterminer les causes dégradations • Identifier les contraintes propres à chaque projet Choix de méthode Essais de 9 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Relevés visuels § Indispensable § Le plus important, plus important que les essais! § Étendu et sévérité des dégradations § Contraintes physiques § Peut palier aux coûts excessifs § Outil de localisation 10 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Relevé visuel estival Relevé visuel hivernal § Traffic § Soulèvement différentiel § Contexte géologique § Changement par rapport relevé estival § Proximité cours d’eau § Identifier, localiser dégradations § Évaluer l’efficacité du drainage § Identifier et localiser des repères § Géométrie (point haut, remblais / déblais, coupe de roc, drainage) § Rédiger (sur place) un résumé 11 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Sondage § Déterminer épaisseur/nature des matériaux composant la chaussée § Expliquer mauvais comportement d’une chaussée. § Localisation des utilités publiques ▫ Conduites, Gaz, Électricité, téléphone, etc. § Plan d’échantillonage 12 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Sondage 13 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Forage • La plus utilisée lors d’études de réfection • Diamètre de la tarière • 100 ou 150 mm • Profondeur utilisée • 3 m (raccord) • Échantillon remanié et volume restreint 14 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Excavation • Puits d’observation (rétrocaveuse) • Observation et échantillonnage direct des sols en place 15 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Sciage du traitement de surface • Détermination de l’épaisseur de la surface • Échantillonnage de la fondation (volume suffisant) • Fréquence 3 à 5/jour 16 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

5+ 00 0 0 27 4+ 00 4+ 50 0 27 3+ 00 0 27 2+ 50 27 2+ 00 0 0 27 1+ 00 27 27 0+ 00 0 9+ 00 26 8+ 00 00 26 7' +0 0 26 26 6+ 00 0 0 5+ 00 26 4+ 00 0 26 3+ 00 0 26 0 2+ 00 26 1+ 00 26 26 0+ 00 0 Auscultation de la chaussée existante 0 GW -200 CL CH -400 CI GC -600 CL-ML -800 OL ML -1000 -1200 -1400 -1600 17 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Auscultation de la chaussée existante Essais de portance sur site § Donne une idée de la CP de la structure § Plusieurs outils existants 18 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Essais de portance sur site Poutre Benkelman § Essieu normalisé (8 165 kg) § Mesure de la déflexion de rebondissement lorsque le camion se retire Jauge 19 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Essais de portance sur site FWD § Reproduit la sollicitation d’un camion en mouvement § 100 à 200 essais/jour Profil Longitudinal/ IRI 20 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Essais de portance sur site LWD § Mesure de la rigidité § Essai rapide et peu coûteux § Évaluation du sol immédiatement sous la plaque § Très utile pour le dimensionnement structural et pour le contrôle de qualité 21 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Essais de portance sur site DCP 22 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Essais de portance sur site DCPI (mm/coup) 0 25 50 75 100 125 0 100 200 300 Sol d’Infrastructure 400 500 600 23 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations Profondeur (mm) Fondation

Essais de laboratoire § Permet la caractérisation physique, mécanique et hydraulique des sols et matériaux échantillonnés § Classification et validation de reconnaissance visuelle sur site ▫ ▫ ▫ Analyse Granulométrique Sédimentation Limites de consistance Caractéristiques Densité relative physiques Proctor Standard et modifié Micro Deval-Los Angeles-Particules plates et allongées ▫ Essai CBR ▫ Essai Triaxial de Mr 24 Caractéristiques mécaniques © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Dimensionnement de la chaussée • Transition entre les résultats de l’auscultation et la conception simple de la fondation • Sensibilité à l’importance de la mise en place de fondation • Plusieurs techniques de dimensionnement pour routes à faible Traffic: • • 25 AASHTO 1993 USDA-Forest Service STP Critical Strain Method (CSM) Chaussée 2 I 3 C Me Alizé Mn. Pave ETC © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Déterminer épaisseur adéquate de fondation Caractérisation des sols • • Capacité portante • Essais de laboratoire • Essais de portance sur terrain Forage Classification Essais laboratoire Relevés visuels Auscultation de la chaussée existante Établissement du traffic • Comptage de véhicules • Type de configurations • Nombre d’essieux équivalent Entrées • Portance des sols • Portance des MG • Climat • Charges/Traffic • Critères de rupture admissibles Établissement du traffic Modèles • AASHTO • Critical Strain • Alizé • etc Résultats • Épaisseur adéquate de fondation • Tranformation d’une partie en SF © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations Dimensionnement Structural et protection contre le gel

Choix du matériau granulaire de fondation § Dépend d’une multitude de facteurs: ▫ ▫ ▫ 27 État de Contraintes % Saturation Compacité Granulométrie Minéralogie Forme des particules Rugosité des faces de granulats Gélivité Rugosité Surface de roulement Etc © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Choix du matériau granulaire de fondation § Matériau Granulaire concassé et non-lié à granulométrie étalée § Dépend du contexte géologique (Contexte Québecois) ▫ ▫ Source sédimentaire: Calcaire Source Volcanique: Basalte Source plutonique métamorphosée: Gneiss granitique Autre: « Grauwack- Pit Run » § Plusieurs contraintes ▫ ▫ ▫ Coût Distance de transport Source géologique § Importance du contrôle de la qualité et de la mise en place 28 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Choix du matériau granulaire de fondation Routes Faibles Traffic § Matériau utilisé pour la portion supérieure des fondations: ▫ MG 20 (ou ¾ de Pouces concassé) ▫ Diamètre nominal maximale inférieure ou égale à 20 mm ▫ Qualités structurales requises dû aux charges § Fuseau Granulométrique fourni par MTQ à respecter ▫ Fuseau assez large ▫ Exemple % fines 2 -7% ▫ NQ 2560 -114 29 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Choix du matériau granulaire de fondation Routes Faibles volume du MTQ 30 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Pour les routes forestières, minières et pétrolières Légère and Mercier, 2013 31 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Choix du matériau granulaire de fondation Avantages du MG 20 • Abordable à obtenir au Québec notamment • Facilité de mise en œuvre et de compactage • Imbrication des particules • Matériau tolérant et insensible aux mauvaises utilisations et abus • Un mauvais compactage ou la ségrégation ne causeront pas la rupture immédiate de la chaussée Désavantages du MG 20 • Nécessité de modification minimale pour rencontrer les critères 32 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Matériaux recyclés de itu mi éb ton -2 MR rob 10 0% 0% 0% t en -6 MR-7 -4 MR MR MR-7 -1 MR -5 MR En cim -3 MR MR-5 Bé ne ux 0% 0% 10 MR-2 100 % Granulats conventionnels 33 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Production et contrôle Important de produire un matériau de qualité pour support granulaire § Caractéristiques intrinsèques de la source de la pierre ▫ Micro-Deval (résistance à l’abrasion) ▫ Los Angeles (résistance aux chocs et détérioration par frottement) - 34 Permet la classification des matériaux granulaires (Classe 1, 2, 3 etc…) © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Production et contrôle § Caractéristiques du concassage ▫ Granulométrie (optimiser pour drainage et CP) ▫ Particules plates et allongées - Permet la classification (catégorie a, b, c etc. . ) § Caractéristiques complémentaires ▫ Proctor (aide à la compaction chantier) ▫ % d’humidité (aide à la compaction chantier) 35 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier du support granulaire 36 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier du support granulaire Chaussée sans enrobé § Scarification du support existant § Ajout d’un matériau granulaire de qualité et de bonne portance (MG-20) § Profilage et compaction (Mise en forme des pentes longitudinales et transversales) § *Optionnel : Application d’un liant d’imprégnation 37 ▫ Favorise le comportement de la structure ▫ Imperméabilise la structure © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier des supports décohésionnés. 38 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier du support décohésionnés chaussée enrobé § Décohésionnement/Pulvérisation des matériaux de revêtement (enrobé ou traitement de surface) § Mélange du revêtement pulvérisé avec une épaisseur prédéterminé de matériel de fondation (dépend de la qualité du support) § Correction granulaire du matériel pulvérisé au besoin § Profilage du support et compaction § Ajout d’un matériau granulaire (MG-20 d’épaisseur variable selon projet) 39 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier des supports granulaire Contrôle en chantier – Ségrégation/uniformité Les causes: § Équipements adaptés (niveleuse, camion à eau, compacteur etc…) § Circulation routière sur le support § Granulométrie de concassage trop près des fuseaux demandés § Manipulation en chantier 40 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Mise en oeuvre et les contrôles de chantier des supports granulaire Contrôle en chantier – Compaction et % d’humidité § Humidifier le matériau pour favoriser la consolidation des particules entre elles. Visez l’optimal! § Rouleau adéquat avec énergie suffisante § Compaction uniforme (énergie/granulométrie) § Éviter decompaction-Surcompaction (Altération de granulométrie) § Compaction du support contrôler selon la surface (Visé: 98 % du Proctor modifié) 41 ▫ Nucléo-densimètre (entrepreneur ou laboratoire externe) ▫ Cône de sable (accessible par tous) © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Fondation adéquate avant reception du support granulaire § § § 42 Stabilité de la fondation Capacité portante convenable Compaction adéquate Fondation drainante ( d’argile / silt ) de bois / matière organique © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Reception du support granulaire par le client/firme d’ingénierie § Exemple de mauvais support § D’où l’importance d’approuver le support avant de revêtir la route !!! 43 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Critère de choix du traitement de surface Plusieurs options Matériau granulaire Abatpoussière BST/ Chip. Seal Couche mince EB souple Considérer les critères de coûts et de performance !!!! 44 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Critère de choix du traitement de surface Considération de coûts Coût initial $ Matériau granulaire 45 Abatpoussière BST/ Chip. Seal Couche mince EB © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Critère de choix du traitement de surface Considération de coûts Coût de maintenance $ 46 Matériau granulaire Abatpoussière BST/ Chip. Seal Couche mince EB © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Critère de choix du traitement de surface Considération de coûts Coût de réhabilitation $ 47 Matériau granulaire Abatpoussière BST/ Chip. Seal Couche mince EB © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Critère de choix du traitement de surface Capacité portante Considération de Performance 48 Matériau granulaire Abatpoussière BST/ Chip. Seal Couche mince EB © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Importance d’un traitement de surface sur une fondation de bonne qualité l l Augmente la durée de vie Protection de la fondation l Exemple Durée vie utile pour Route Rurale Mauvaise portance 2500 49 Bonne portance 30000 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Conclusion Choix matériaux Auscultation et dimensionne ment Production, mise en œuvre et contrôle Chaussée qui répond aux besoins 50 © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations

Merci Pour plus d’information, contactez : Papa Masseck Thiam Papa-masseck. thiam@fpinnovations. ca Suivez-nous www. fpinnovations. ca © 2017 FPInnovations. Tous droits réservés. Reproduction et diffusion interdites. Les marques et les logos de FPInnovations sont des marques déposées de FPInnovations