La reconnaissance des sols en chantier

2.1. Organisation de la reconnaissance, une approche réglementée.

Pour répondre à ses obligations dans les règles de l’art, un maître d’ouvrage doit suivre un ensemble

de normes qui dictent les types de missions géotechniques qui doivent être menées dans le but de

« gérer les risques liés aux aléas géologiques » (NF P94-500, NF P94-110-1,…), en raison de la

complexité du contexte géotechnique et de l’impossibilité d’avoir une connaissance absolu du site. Les

missions géotechniques sont au nombre de cinq (G1 à G5), la mission G0 n’étant plus considéré

comme une investigation géotechnique (c'est-à-dire détachée d’une procédure de projet

d’aménagement). Ces missions permettent au géotechnicien d’apporter des réponses au maître

d’ouvrage tout au long de la conception de son projet d’aménagement. A noter également que les

missions G5 se limitent à l’étude dans le détail d’un ou plusieurs éléments géotechniques spécifiques

dans le cadre d’une mission ponctuelle.

Une étude préliminaire à toute investigation géotechnique doit prendre en compte les risques naturels

potentiellement présents sur la parcelle. L’étude de documents d’archives fournis par le BRGM

(Infoterre) ainsi que la consultation des Plans de Prévention des Risques et Inondation (PPRI de la

commune) fournissent une estimation de ces risques. L’ensemble de ces informations permet alors au

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maître d’ouvrage d’estimer les impacts majeurs possibles sur la construction et de ce fait, comment en

limiter les effets.

Les campagnes géotechniques suivent plusieurs étapes pour la reconnaissance d’une parcelle. Dans un

premier temps, le projet n’est pas défini et le maître d’ouvrage souhaite connaître le type de fondation

qui peut être envisagé pour le projet, ainsi que les préconisations retenues pour la mise en œuvre

relative à l’agencement de la parcelle. Cette première étape est une investigation géotechnique (ex

mission G0) qui permet d’effectuer une reconnaissance géotechnique de la parcelle et éventuellement

définir une implantation préférentielle pour l’ouvrage. A ce stade, seuls des conseils et

recommandations sont formulés au client vis-à-vis des principes de fondation qui sont mis en œuvre

sur le site de l’étude. Un avis peut être formulé au sujet des préconisations d’exécution, fonctions de la

configuration de la parcelle et des dispositifs permettant de préserver le projet des risques naturels. Il

va de soi que pour apporter ces réponses, un géotechnicien doit faire une recherche non seulement sur

les paramètres géotechniques des sols, mais également sur un ensemble de paramètres tels les

différents horizons lithologiques rencontrés, les niveaux de la nappe, les risques naturels (inondation,

glissement de terrain,…) et anthropiques (réseaux, potentiel archéologique, cavités,…) auxquels la

parcelle est sujette.

L’étude géotechnique préalable se fait avec les missions G11 et G12, permettant de caler les

hypothèses à prendre en compte au stade de l’avant-projet et définissant certains principes généraux de

construction. A ce stade de l’étude préliminaire, le géotechnicien ne fournit pas au maître d’ouvrage

les valeurs des propriétés mécaniques des sols, mais seulement les incertitudes et les aléas non résolus

(nécessitant une adaptation de l’ouvrage). L’étude géotechnique de projet (mission G2) constitue une

étude de projet pour définir les ouvrages géotechniques et les principes de construction dans le but

d’approcher les quantités, les délais et les coûts.

La norme NF P 94-500 (2006) développe l’enchainement des missions géotechniques (Tableau 1.11),

et présente également une synthèse des missions suivant les principales phases d’un projet, en

décrivant les objectifs de la reconnaissance et les obligations des différentes parties mises en jeu. Cette

synthèse met également en avant la problématique de maîtrise des risques.

p. 47

Etape ^{Phase d’avancement}

du projet

Missions d’ingénierie

géotechnique

Objectifs en termes de gestion

des risques liés aux aléas

géotechniques

Prestations

d’investigations

géotechniques*

1

Etude préliminaire

Etude d’esquisse

Etude géotechnique préliminaire

de site (G11)

Première identification des

risques

Fonction des données

existantes

Avant-projet ^{Etude géotechnique}

d’avant-projet (G12)

Identification des aléas majeurs et

principes généraux pour en

limiter les conséquences

Fonction des données

existantes et de

l’avant-projet

2

Projet

Assistance aux

Contrats de Travaux

(ACT)

Etude géotechnique de projet

(G2)

Identification des aléas

importants et dispositions pour en

réduire les conséquences

Fonction des choix

constructifs

3 Exécution

Etude et suivi géotechniques

d’exécution (G3) Indentifications des aléas

résiduels et dispositions pour en

limiter les conséquences

Fonction des

méthodes de

construction mises en

œuvre

Supervision géotechnique

d’exécution (G4)

Fonction des

conditions rencontrées

à l’exécution

Cas

particuliers

Etude d’un ou

plusieurs éléments

géotechniques

spécifiques

Diagnostic géotechnique (G5) ^{Analyse des risques liés à ces}

éléments géotechniques

Fonction de la

spécificité des

éléments étudiés

* : A définir par l’ingénierie géotechnique chargée de la mission correspondante.

Tableau 1.11 : Schéma d'enchaînement des missions types d'ingénierie géotechnique (NF P 94-500, 2006)

Concernant ces travaux de thèse, nous nous intéresserons principalement à une approche visant à

optimiser la reconnaissance du sol et sous-sol dans le cadre des missions G1 à G2. Pour compléter

cette approche, des recommandations seront faites sur l’utilisation des prospections géophysiques

avant et pendant la phase d’investigation géotechnique.

2.2. Les recommandations.

Etant donné que chaque sous-sol est unique, il n’existe pas de schéma d’implantation d’essais

géophysiques et géotechnique parfait permettant une reconnaissance idéale de la variabilité du

sous-sol. Il n’existe pas non plus de norme indiquant ou suggérant le nombre et l’emplacement des essais

géophysiques et géotechniques à réaliser (Webster 2000, Heuvelink et al 2001, Sivakumar 2004).

La prise de décision du géophysicien et/ou du géotechnicien quant à l’implantation de leurs essais est

la plupart du temps intimement liée à leur expérience et leur expertise préalable du sous-sol à

prospecter. L’Association pour la qualité de la Géophysique Appliquée (AGAP-Qualité) produit

depuis 1992 des guides et des recommandations visant à promouvoir la bonne utilisation de la

géophysique. De multiples textes réglementaires décrivent la manière de réaliser les essais

géotechniques, ce qui fait défaut dans le domaine de la géophysique.

Pour la reconnaissance géotechnique du sous-sol, le code de bonne pratique mise en place par le

Centre de Recherche Routière (C.R.R., Fascicule I&V 1980) ainsi que les travaux de Magnan et al

(1980) permettent d’exposer les points principaux d’une reconnaissance géotechnique. Aux dates de

rédaction de ces recommandations, on peut souligner que l’analyse géotechnique d’une zone doit

présenter quatre niveaux de reconnaissance, illustrant la progressivité des études : enquête préliminaire

sur les sites et les sols (recherches bibliographiques), reconnaissance géotechnique sommaire

(ex-p. 48

mission G0) puis préliminaire (mission G11), étude géotechnique de projet (mission G2). D’après

Magnan et al (1980), dès le stade de la reconnaissance sommaire, les essais géotechniques ne devraient

plus différer par les moyens mis en œuvre, mais seulement par la densité des points de mesure. Cette

approche permet de comparer à différentes étapes de la reconnaissance géotechnique la nature exacte

et les propriétés mécaniques des sols investigués.

2.2.1. Recommandations sur la succession des reconnaissances géotechniques.

Le présent paragraphe est une synthèse des principales recommandations au sujet des reconnaissances

géotechniques énoncées par Magnan et al (1980) et appuyées par Martin (2010). Ces

recommandations font écho aux missions d’ingénierie géotechnique, en intégrant plus les prospections

et leur organisation en fonction de la taille des parcelles prospectées et des prospections effectuées.

a) Enquête préliminaire.

C’est une phase primordiale, consistant en la recherche des contraintes géotechniques propres à la

parcelle étudiée en basant la réflexion sur l’ensemble de la documentation à disposition :

• cartes topographies • photographies aériennes

• cartes géologiques • bibliographie régionale

• cartes pédologiques • base de données (archives, PLU, PPRI,…)

Vis-à-vis des missions d’ingénierie géotechnique, cette enquête est antérieure aux missions G0-G1. La

base de données prend en compte les études géologiques et géotechniques effectuées préalablement

dans l’environnement proche de la parcelle à l’étude ainsi qu’au sein des formations géologiques

identiques (Martin 2010).

L’ensemble de cette documentation devra être complétée par une visite sur site, permettant de détailler

la stratigraphie et la topographie des sols, d’appréhender l’écoulement des eaux et l’agencement

prévisionnel de l’occupation des sols (végétation classée, zones humides,…). A l’issue de cette étape

de reconnaissance, une carte sera produite, classifiant les contraintes géologiques selon 3 catégories

(Magnan et al 1980, Pissart et al 1998, Ek et al 1999) qui sont, par ordre croissant de difficulté,

l’absence de difficulté géotechnique, les contraintes géotechniques à incidence économique marquée

et les points « durs » nécessitant un aménagement particulier du projet. L’ensemble de ces

informations peut être synthétisé sous forme d’une cartographie des différentes zones sensibles.

b) Reconnaissance géotechnique sommaire.

Cette phase permet, par une reconnaissance géotechnique légère (Figure 1.17), de rendre compte des

problèmes majeurs qui seront rencontrés sur la parcelle. Cette analyse doit fournir des informations

assez pertinentes pour évaluer approximativement la stabilité des sols et les différentes phases de

construction. Ces recommandations font un parallèle avec les missions G1. Il est également conseillé

p. 49

d’identifier chacune des couches de sol mise en évidence par les sondages carottés (et une mesure tous

les 4-5m dans le cas de couches épaisses).

Pour le cas d’une parcelle, l’objectif est de mettre en lumière des mailles a priori homogènes au sein

desquelles un nombre d’essais géotechniques est recommandé (Tableau 1.12, Magnan et al 1980).

Pour mieux prendre en compte la géométrie des couches de sol, les méthodes géophysiques sont

recommandées.

c) Reconnaissance géotechnique détaillée.

Cette étape de la reconnaissance géotechnique permet de fournir les bases du dimensionnement du

projet rattaché à la parcelle. Les moyens mis en œuvre doivent être identiques à ceux de la

reconnaissance sommaire, et ne différer que par la densité des sondages.

L’organisation des sondages se fait en gardant le même maillage que la phase précédente (Figure 1.17),

et dans le cas où les dimensions de la maille sont trop réduites (côtés du carré inférieurs à 500m), il est

conseillé d’adopter une répartition des sondages de façon à ne pas descendre en dessous d’une distance

de 50m entre les sondages.

L’objectif de ces différentes étapes est de caractériser la distribution et les propriétés des sols dans

toute l’emprise du projet. Dans le cas d’une détection d’anomalie ou de la nécessité d’une

reconnaissance détaillée du comportement mécanique des sols, il est recommandé de mettre en place

une reconnaissance géotechnique spécifique (Magnan et al 1980).

2.2.3. Bilan des recommandations sur les reconnaissances géotechniques.

Les différentes phases de reconnaissance géotechnique ainsi que le nombre d’essais recommandés sont

illustrés par la Figure 1.17 et le Tableau 1.12. La finesse et/ou la pertinence de la reconnaissance des

sols sera donc fonction de l’implantation des sondages et des différentes couches de sol prospectées.

Figure 1.17 : Recommandations sur l'implantation des essais géotechniques (d'après : Magnan et al 1980).

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Nombre d’essais par hectare

Reconnaissance sommaire Type d’essai géotechnique Reconnaissance détaillée

0,3 Sondage pénétrométrique 0,64

0,06 Scissomètre 0,08

0,06 Tarière 0,02

0,06 Sondage carotté 0,06

Tableau 1.12 : Recommandations sur le nombre d'essais géotechniques à réaliser (d'après : Magnan et al 1980).

Cette approche met également en lumière la très faible utilisation des prospections géophysiques qui

permettraient, par l’obtention de champs de propriétés, d’estimer plus précisément la variabilité des

propriétés physiques des sols, et à défaut, les différents horizons des couches lithologiques (lorsque les

données sont calées par des sondages à la tarière ou les bases de données existantes).

La densité des sondages géotechniques ne peut être organisée indépendamment d’une étude préalable

de la variabilité des sols. Au regard des recommandations et des normes en vigueur, il ressort que la

reconnaissance de la variabilité des sols peut être optimisée en améliorant l’organisation des sondages

(nombre et emplacement), mais également, par l’étude des mesures pour permettre de quantifier

(gamme de variation, marge d’erreur,…) cette variabilité des sols. Soulignons également que la

susceptibilité des ouvrages aux risques doit rentrer en compte dans la phase décisionnelle (Dubost

2009).

3. Le grand rendement en prospection géophysique.

Dans le document Comparaison et couplage de méthodes géophysiques pour l'amélioration des reconnaissances des sols dans les projets géotechniques en milieu périurbain (Page 67-72)