Chapitre 6 : Proposition d’une structure adaptée au trafic
5.1. Localisation et caractéristiques du tronçon AKASSATO – ALLADA
Localisation du tronçon
Le tronçon de route Akassato – Allada est situé sur la RNIE2, Godomey – Parakou – Malanville, du Pk 15+000 au Pk 45+000.
Caractéristiques de la route
Présentons dans ce paragraphe quelques caractéristiques de la route. Ces caractéristiques vont des caractéristiques géométriques aux données cinématiques en passant par les paramètres structuraux et autres. Ce sont :
Vitesse de référence : 100 Km/h
Dévers minimal : 2,5%
Chaussée : 7,00 mètres
Plateforme : 9,00 mètres
Accotements : 1,10 mètre revêtu en sable bitume 0/6 de 3 cm d’épaisseur
Revêtement : Béton bitumineux 0/10 de 4 cm d’épaisseur
Longueur : 30000 mètres
Fonction : Servir de support au trafic local et de transit
Dernière réhabilitation : 1994
Classe : Route nationale inter-états RNIE2
Structure de chaussée : Structure semi-rigide
Trafic : 289 PL sur la voie la plus chargée à la mise en service en 1994
Durée de service escomptée : 15 ans
Nombre de voies : Chaussée à deux voies bidirectionnelles 5.2. Climat et environnement dans la région d’étude
Climat
Le climat dans la zone d’étude est du type tropical à saisons alternées. La moyenne pluviométrique annuelle diminue de Porto-Novo (1 200 mm) à Grand-Popo (820 mm). Deux saisons des pluies se succèdent au cours de l’année, l’une entre mars et juillet ; l’autre entre septembre et novembre. La température mensuelle moyenne varie de 20 °C à 34 °C.
Environnement
Le relief presque plat est constitué de la terre de barre (de barro, argile en portugais), de plaine fertile et très cultivée, et d’une dépression marécageuse d’argile noire inondée durant la saison des pluies et difficile à mettre en valeur. Cette dépression traverse en grande partie les formations du continental terminal et sur près de quarante (40) kilomètres des zones hydromorphes de l’éocène, du paléocène et du crétacé dont les matériaux argileux sont très compressibles. Les résultats des investigations faites sur ces matériaux ont montré qu’il s’agit de montmorillonite. Cette zone de sols compressibles est désignée sous le vocable de formation géologique de la Lama.
Le fleuve Ouémé et ses affluents traversent la zone d’étude et se jettent dans le lac Nokoué (lagune de Cotonou ouverte sur la mer).
Une forêt tropicale humide très dense recouvrait autrefois la région. Aujourd’hui, ce territoire a été largement déboisée et mise en culture ; les champs d’ananas constituent aujourd’hui de grandes plantations. Toutefois, une végétation composée de courts arbustes et de hautes herbes existent toujours.
5.3. Historique
Le tronçon de route Godomey – Allada dont la zone en étude faire partir intégrante, a été construit et aménagé pour la première fois en 1957. Depuis sa construction, cette route a été réhabilitée à plusieurs reprises. Successivement en 1958, soit 1 an après sa construction ; entre 1974 et 1976, soit plus de 16 ans après la première réhabilitation ; en 1979, soit un peu plus de 3 ans après la deuxième réhabilitation ; et enfin en 1994, soit 15 ans après la troisième réhabilitation. Cette dernière intervention a été faite suite au vieillissement de la route et à l'augmentation du trafic. Au cours de cette intervention la route a été renforcée et améliorée par la mise-en-œuvre sur la chaussée existante de :
4 cm de béton bitumineux 0/10 en couche de roulement sur 7m de largeur ;
3 cm de sand asphalt 0/6 sur les deux accotements de 1,10 m de largeur chacun ;
19 cm de graveleux latéritique amélioré à 3,5 % de ciment en couche de base sur 9,20 m de largeur ;
Les 17 et 18 février 2001 soit 7ans plus tard, une visite a été effectuée sur l’axe Godomey – Bohicon afin de contrôler l’état général de la route.
Du PK 0+000 (Godomey Carrefour) au PK 80+000 (zone d’étude incluse), il ressort des premières analyses que le niveau de service de ce tronçon est acceptable. Toutefois, on note par endroits et très ponctuellement de petites zones faïencées qui laissent prévoir un début de faiblesse structurelle.
Depuis 2001 à nos jours, soit 11ans, malgré les diverses opérations d’entretien, notamment le point à temps bitume (PTB), organisées par le ministère en charge des travaux publics à travers lui la direction de l’entretien routier (DER), des dégradations subsistent et sont parfois source d’accidents de circulation. Nous parlerons plus amplement de ces dégradations dans les sections qui suivent.
5.4. Relevé des dégradations
L’inspection de la route s’est déroulée du Pk 15+700 de la station Jupiter de Akassato au Pk 39+000 au niveau de la première dépression d’Allada. L’objectif visé est de relever toutes les pathologies constatées en précisant leur nature, leur position, leur étendue ou quantité ainsi que leur degré de gravité. Le point de ces relevés se trouve résumé dans le
‘’schéma itinéraire’’ élaboré à cet effet. Ces appréciations associées à la déflexion caractéristique de la chaussée dans une section donnée, permettront l’attribution d’une note de qualité pour caractériser l’état de la chaussée.
5.4.1. Observations
Le tronçon de route Akassato – Allada est dans l’ensemble affecté par les fissurations, les déformations, les arrachements et quelques rares cas de remontée de matériaux.
Les arrachements observés sont essentiellement les nids de poule, les pelades et les épaufrures. Les deux premières dégradations se trouvent aussi bien du côté droit, du côté gauche que dans l’axe. décollées sont plus ou moins grandes. Notons qu’elles sont ponctuelles (et non en chapelet) et sans apparition de la couche de base, donc de gravité 1.
A sa construction en 1957 et après sa dernière réhabilitation en 1994, la largeur de la chaussée était de 7 m avec un accotement de 1,10 m de part et d’autre.
Aujourd’hui, cette largeur de l’accotement varie considérablement tout au long du tronçon. Nous abordons ainsi les épaufrures ou dentelles de rive. Ces dentelles de rive sont beaucoup plus marquées du côté droit, sens Akassato – Allada, et la largeur des accotements est concentrée autour des trois valeurs suivantes : 0,30m ; 0,60m ; 0,80m. Notons que ce phénomène affecte presque la totalité du tronçon et on remarque à certains endroits notamment au Pk 18+800, une disparition de l’accotement et une cassure de la chaussée elle-même.
Dans la famille des déformations, nous avons noté des affaissements et plus généralement des ornières dont la profondeur varie de, moins de 1cm à plus de 5cm. Les affaissements et les ornières de faibles profondeurs n’ont pas été facilement identifiés ; ce qui n’est pas le cas des ornières à grand rayon (Pk 33+000). Une inspection quelques heures après une pluie aurait permis d’identifier aisément ces déformations. La plupart des déformations sont localisées dans les bandes de roulement et côtoient les faïençages que nous verrons plus loin. Précisons que la profondeur moyenne de ces ornières est comprise entre 2 et 4cm ; ce qui correspond à une note de gravité égale à 2.
Le constat épatant fait au cours de cette inspection visuelle, est l’état de la chaussée vis-à-vis de la fissuration. La chaussée est en très grande partie faïencée ; quelques linéaires seulement sont épargnés. Ce phénomène est beaucoup plus observé dans les traces des roues, quelquefois dans l’axe, et parfois généralisé sur toute la largeur de la chaussée.
Les zones épargnées sont localisées le plus souvent au niveau des réparations récentes.
Parce que les mailles de ce faïençage sont serrées et les lèvres dégradées et d’après la méthode VIZIR d’évaluation des chaussées, une note de gravité 3 lui correspond. Un autre constat que nous avions fait est que nous n’avions presque pas observé les fissures longitudinales ou transversales, isolées ou groupées.
D’autres observations méritent d’être soulignées. Il s’agit de :
Accotement côté gauche ensablé et envahi par les mauvaises herbes ;
Les réparations observées concernent parfois toute la largeur de la chaussée et ont une note de gravité égale à 2 (intervention liée à un défaut de type A). Elles sont parfois le siège d’autres dégradations ;
Les ouvrages de drainage sont envahis par les mauvaises herbes et sont en bon état apparent.
La majorité des dégradations observées à savoir, les nids de poule ; les pelades ; les ornières ; les affaissements, sont localisées dans les zones faïencées.
Le profil en toit de la chaussée a disparu, en témoigne les affaissements et orniérages notés dans l’axe de cette dernière.
Les dégradations et particulièrement les déformations et les faïençages sont plus prononcés sur le côté droit, sens Akassato – Allada ;
La section allant du Pk 32+000 au Pk 38+000 est très affectée par les dégradations notamment les faïençages, les ornières, les nids de poule et les réparations. La fatigue structurelle paraît très prononcée ;
Photo 5. 1 : Nid de poule de diamètre supérieur à 150 cm au Pk 21+600
Photo 5. 2 : Pelade au Pk 22+800
Photo 5. 3 : Epaufrure côté droit (sens Akassato – Allada) au Pk18+800
Photo 5. 4 : Ornière à grand rayon, Pk 33+000
Photo 5. 5 : Faïençage généralisé de la chaussée au Pk 32+500
Photo 5. 6 : Dégradations sur réparation
Photo 5. 7 : Dalot envahi par les mauvaises herbes
5.4.2. Schéma itinéraire des dégradations relevées
Pour plus de lisibilité, nous avons préféré mettre sur un schéma itinéraire les dégradations observées.
RELEVE MANUEL DES DEGRADATIONS
RELEVE MANUEL DES DEGRADATIONS
5.5. Causes probables des dégradations observées
L’analyse des dégradations, dans son volet détermination des causes, suppose que l’on détermine au préalable des facteurs d’aide à l’analyse qu’il convient d’appeler ‘’éléments d’analyse’’. Ces éléments comme on peut l’imaginer, sont les principaux facteurs de dégradation des chaussées auxquels l’on associe d’autres données ainsi que l’interaction entre les différentes dégradations afin d’affiner l’analyse. Il s’agit de :
le trafic ;
les matériaux de chaussée ;
la pluie ;
l’évolution d’une dégradation en une autre ;
l’âge de la chaussée.
Convenons de déterminer les causes des différentes dégradations observées par famille de dégradations.
5.5.1. Les fissurations
Comme nous l’avion exposé plus haut, ce sont les faïençages, de la famille des fissurations qui ont été observés presque exclusivement. C’est donc leurs causes que nous allons déterminer.
La dernière réhabilitation de la chaussée remonte à 1994, soit 18ans alors que la durée de service considérée lors de la réhabilitation était de 15ans ;
Le trafic journalier des poids lourds sur la voie la plus chargée était : - en 1994 de 289 PL ;
- en 2000 de 515 PL ; - en 2001 de 557 PL ; - en 2003 de 766 PL ; - en 2008 de 585 PL.
Ce trafic est de 340 PL en 2012
Les deux éléments ci-dessus nous permettent de dire que le revêtement et le corps de chaussée ont vieilli ; le vieillissement ou la fatigue de la chaussée est par ailleurs une des causes de ladite fissuration. Notons que pour le corps de chaussée, c’est une remontée des fissures de
fatigue à la surface du revêtement, lesquelles fissures se ramifient sous les charges répétées du trafic et qui entraîne le faïençage.
Le faïençage ne naît jamais sans l’apparition auparavant de fissures longitudinales et transversales ; une autre cause de ces dégradations est donc l’évolution conjuguée des fissures longitudinales et transversales.
5.5.2. Les déformations
Elles regroupent les affaissements et les ornières et sont des dégradations structurelles dont les causes sont multiples et variées. Les éléments dont nous disposons nous permettent de déduire les causes les plus probables.
Le trafic après réhabilitation de la chaussée est inadapté à la structure existante. On note ainsi une perte de portance des couches d’assise qui entraîne des tassements différentiels.
En outre, le drainage des eaux superficielles est insuffisant car le profil en toit de la chaussée a disparu, en témoigne les affaissements et orniérages notés dans l’axe de cette dernière. Ceci entraîne une infiltration des eaux dans le corps de chaussée traité au liant hydraulique et a pour conséquence une perte de portance et conduit à des tassements différentiels.
D’autre part, il n’existe pas de butée en rive de chaussée, favorisant ainsi une pénétration des eaux de surface. Comme dans le cas précédent, la conséquence immédiate est la chute de portance des couches sous-jacentes du revêtement. Le processus se poursuit jusqu’à l’apparition de la déformation en surface.
La plupart des dégradations sur la chaussée sont situées dans les bandes de roulement ; ceci témoigne d’une fatigue de la chaussée qui explique également les déformations observées en surface.
De plus, la stabilité du revêtement est insuffisante et est due au vieillissement de ce dernier.
C’est un facteur de risque de déformations permanentes et accélérées.
5.5.3. Les arrachements
Dans l’ensemble, les nids de poule et les pelades recensés sont localisés dans les zones déformées et/ou faïencées. Alors, leurs causes sont probablement une évolution du faïençage et/ou des ornières. Ces dégradations sont accentuées par le trafic et les eaux superficielles.
Les épaufrures constatées sont la conséquence d’un mauvais drainage de l’eau pour les raisons évoquées plus haut : perte de portance aux abords de l'accotement entraînant la fissuration de la couche de base traité au liant hydraulique ; remontée de ces fissures qui évoluent en faïençage avec départ de matériaux ; les eaux de surface emportent les matériaux enlevés et on a les dentelles de rive.
Une autre cause est la circulation des véhicules sur les accotements pour éviter les dégradations (le plus souvent des nids de poule et les ornières à grand rayon) en pleine largeur de chaussée. Cet état de choses accélère l’apparition des fissures au niveau de ces accotements qui à l’origine sont fragilisés par les effets de bords. Le mécanisme se poursuit et conduit aux épaufrures.
5.6. Mesures de déflexion
D’après le « Manuel pour le renforcement des chaussées souples en pays tropicaux », la déflexion est l’affaissement résiduel de la chaussée au passage d’une charge, généralement constituée du jumelage simple de l’essieu maximal autorisé pour le pays considéré (par exemple 8, 10 ou 13 tonnes). Au Bénin, l’essieu de référence utilisé pour les mesures de déflexion est celui de 13 tonnes.
Selon les appareils utilisés, la mesure est ponctuelle (poutre Benkelman), ou continue avec un pas variable (3,40 m pour le déflectographe LCPC Lacroix, 12 m pour le curviamètre du CEBTP). La Direction Générale des Travaux Publics du Bénin utilise pour ses mesures de déflexion, la poutre Benkelman.
Seuils de déflexion
Dans le cadre de l’évaluation des chaussées, c’est la déflexion dite caractéristique qui est utilisée par croisement avec l’indice de surface, pour la détermination de la note de qualité.
Cette déflexion est donnée par la formule suivante : dC = m+1,3σ
Où m est la valeur moyenne de la déflexion sur la section considérée et σ l’écart type.
Les seuils d1 et d2 servent de référence pour apprécier cette déflexion caractéristique.
d1 est la valeur au-dessous de laquelle on considère que la structure se comporte d’une façon satisfaisante, ou valeur de la déflexion en deçà de laquelle la portance de
chaussée est élevée, donc caractéristique d’une bonne qualité de la structure de chaussée.
d2 est la valeur au-dessus de laquelle on considère que la structure présente de sérieux défauts de portance, donc caractéristique d’une structure de mauvaise qualité.
Officiellement, le Bénin ne dispose pas de seuils de déflexion sur lesquels toutes les structures intervenant dans la construction routière devraient s’appuyer. Alors, nous allons considérer les différentes valeurs utilisées par le ministère en charge des travaux publics, le CNERTP et quelques valeurs utilisées dans la sous-région.
Ainsi, nous avons :
Ministère des TP : d1 = 50 ; d2 = 90 CNERTP : d1 = 50 – 75 ; d2 = 100 – 150
Ces valeurs sont exprimées en centième de millimètre (1/100 mm).
Les valeurs indicatives dans la sous-région sont consignées dans le tableau suivant : Pays
déflexion Niger Mali Côte-d’Ivoire Cameroun Gabon d1 (1/100 mm) 40 60 – 70 50 – 75 50 – 60 80 d2 (1/100 mm) 60 80 – 100 100 – 150 80 100 Source : [10]
Au vue de ces valeurs, nous décidons d’adopter les seuils suivants : d1 = 55/100 mm et d2= 80/100 mm.
Valeur caractéristique de la déflexion dans la zone d’étude
Dans l’optique de conduire le dimensionnement sur une section d’un kilomètre (Pk 32 à 33), nous allons déterminer la déflexion caractéristique sur cette section. Nous n’avons pas effectué nous-même les mesures parce que ne disposant pas de temps nécessaire. Les résultats des mesures de déflexion que nous allons vous présenter sont ceux de 2009 réalisées par le CNERTP au profit du bureau d’étude ETRICO Ingénieurs – Conseils. Les essais ont été réalisés vers la fin de la saison sèche, allant du 14 janvier au 15 février 2009 sous un temps
ensoleillé avec une végétation plus ou moins clairsemée. Les résultats de cette campagne sont représentés sur le graphe ci-après :
Figure 5. 1 : Déflexion caractéristique sur l'axe Akassato-Bohicon Janvier 2009
L’examen des résultats permet de dégager deux types de zones à savoir :
Zone A : moyennement dégradée
PK 15+700 au PK 65+000 (Akassato - Houègbo) PK 101+000 au PK 115+800 (Zogbodomey – Bohicon)
Zone B : très dégradée
PK 65+000 au PK 80+700 (Houègbo - Sèhouè)
PK 88+700 au PK 101+000 (Hlagba Lonmè – Zogbodomey)
D’après le graphe, c’est la zone A plus précisément la zone A1 qui couvre notre tronçon d’étude (Pk 15+700 au Pk 39+000).
La déflexion caractéristique dans la zone d’étude (Pk 15+700 au Pk 39+000) est dans l’ensemble élevée ; elle varie de 55/100 mm au PK 17+000 à 81/100 mm au Pk 32+000. On peut donc conclure que la déflexion caractéristique de la chaussée est comprise entre les seuils précédemment déterminés (d1 = 55/100 mm et d2 = 80/100 mm).
5.7. Evaluation de la chaussée par les méthodes VIZIR et CEBTP – LCPC
Pour les besoins de la quantification et dans l’optique du dimensionnement, les dégradations seront évaluées sur 1 km du Pk 32+000 au Pk 33+000 (section incluse dans la zone la plus dégradée Pk 32+000 au Pk 38+000).
Les dégradations qui seront évaluées sont celles qui entrent dans la détermination de l’indice de surface. Il s’agit des fissurations, des déformations et des réparations.
Le tableau 5.1 fait le point de l’évaluation desdites dégradations.
Tableau 5. 1 : Quantification des dégradations du Pk 32+000 au Pk 33+000
5.7.1. Evaluation de la chaussée par la méthode VIZIR
Gravité et étendue des dégradations
Les gravités et étendue des dégradations relevées sur la section la plus dégradée sont consignées dans le tableau7.1 ci-dessus.
Calcul de l’indice de fissuration If
L’indice de fissuration est calculé séparément avec les données de la fissuration (fissures longitudinales et/ou transversales) d’une part et celles du faïençage d’autre part. Les fissures longitudinales notées sont négligeables et n’entrerons donc pas dans la détermination de l’indice de fissuration. Seul le faïençage sera pris en compte.
- Etendue : 80% ; - Gravité : 3.
Alors, d’après le diagramme de détermination de l’indice de surface (Cf. 4.1.4.), l’indice de fissuration est : If = 5
Calcul de l’indice de déformation Id
L’identification des déformations portera essentiellement sur les ornières car les affaissements sont négligeables en termes d’étendue et par conséquent ne peuvent pas avoir un Id supérieur à celui des ornières.
Etendue : 20% ;
Gravité : 2 ;
Alors, d’après le diagramme de détermination de l’indice de surface (Cf. 4.1.4.), l’indice de déformation est : Id = 3
Détermination de la première note de dégradation Elle est déterminée par la combinaison de If et de Id (Cf. 4.1.4.).
If 5
première note 6 Id 3
Alors, la première note de dégradation est 6.
Correction pour réparation
Il n’y a pas de correction à apporter à la première note de dégradation comme l’indique le diagramme (Cf. 4.1.4.), car la gravité des réparations est de 2 et leur étendue comprise entre 15 et 20%. De ce fait, la note de correction est 0.
Dans ces conditions, l’indice global de dégradation de surface est Is=6, correspondant à un mauvais état de la chaussée qui nécessite une intervention.
Détermination de la note de qualité Q
Comme l’indique la méthode VIZIR à travers le diagramme du 4.1.4., la note de qualité résulte de l’étude croisée de l’indice de dégradation de surface et de la déflexion caractéristique de la chaussée.
Dans notre cas, l’indice de dégradation de surface est égal à 6 et la déflexion caractéristique de la chaussée s’insère dans l’intervalle
d ; d
1 2
(seuils de déflexion proposés 55 et 80/100 mm) comme nous l’avons montré au 6.5. .Ainsi, la note de qualité à donner à la chaussée est Q7.
La note de qualité obtenue (Q7) montre, d’après la grille de décision (Cf. 4.1.5.1.), que le niveau de dégradation atteint par la route nécessite un renforcement comme solution de remise en état.
5.7.2. Evaluation de la chaussée par la méthode du CEBTP-LCPC
Qualité apparente de la chaussée
La détermination de la qualité apparente de la chaussée se fait par combinaison des deux types de dégradations (fissures et déformations) comme exposé au 4.2.1.
Étendue fissures = 80% ⟹ note fissures = 3
Étendue déformations = 20% ⟹ note déformations = 2 note fissures 3
note qualité apparente note déform. 2
5
Ainsi, la combinaison de ces deux notes nous donne la note 5 pour la qualité apparente de la
Ainsi, la combinaison de ces deux notes nous donne la note 5 pour la qualité apparente de la