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MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
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UNIVERSITÉ D’ABOMEY-CALAVI
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ÉCOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI
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DÉPARTEMENT DE GÉNIE CIVIL Option : Bâtiments & Travaux Publics
THEME :
Analyse des dégradations des chaussées revêtues et proposition d’une structure adaptée : cas du tronçon
AKASSATO – ALLADA de la RNIE2.
Présenté par :
Bonaventure Y. LOKO
Sous la supervision de :
Dr. Ezéchiel I. ALLOBA Maître assistant des universités Dr Crépin ZEVOUNOU Maître assistant des universités
Année Académique : 2011-2012 5éme promotion
Membres du jury :
Dr. Agathe S. HOUINOU : présidente Dr. Taofic BACHAROU : membre Ir.Joseph AHISSOU : membre Dr. Ezéchiel I. ALLOBA : maître
SOMMAIRE :
DEDICACE : ... ii
REMERCIEMENTS ... iii
LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES ... v
LISTE DES FIGURES ... vi
LISTE DES PHOTOS ... vii
LISTE DES TABLEAUX ... viii
LISTE DES ANNEXES ... ix
RESUME ... x
ABSTRACT ... xi
INTRODUCTION ... - 1 -
1. Problématique ... - 1 -
2. Objectifs ... - 2 -
3. Plan de l’étude ... - 3 -
4. Méthodologie et équipements ... - 3 -
Première Partie : Etude bibliographique sur la structure de la route, ses maladies et les remèdes possibles ... - 6 -
Chapitre 1 : Généralités sur les chaussées ... - 7 -
Chapitre 2 : Généralités sur les dégradations des chaussées ... - 16 -
Chapitre 3 : Dégradations des chaussées revêtues ... - 21 -
Chapitre 4 : Méthodes d’évaluation des chaussées ... - 39 -
Deuxième Partie : Détermination des causes des dégradations sur le tronçon AKASSATO – ALLADA et proposition d’une structure adaptée au trafic. ... - 51 -
Chapitre 5 : Auscultation et Evaluation de la chaussée ... - 52 -
Chapitre 6 : Proposition d’une structure adaptée au trafic ... - 75 -
CONCLUSION ...- 105 -
RECOMMANDATIONS ...- 106 -
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES...- 107 -
ANNEXES ...- 109 -
Table des matières ...- 120 -
DEDICACE :
A mes parents, Jean-Baptiste M. LOKO et Yvonne GBAGUIDI, pour m’avoir donné une éducation de qualité, aux valeurs combien précieuses, qu’ils ont su m’inculqué, à toutes ces années de sacrifices, aux efforts incommensurables qu’ils ont consentis à mon égard.
Veuillez accepter ce travail, comme ma reconnaissance ineffable pour avoir été le principal artisan de mon avenir. Que Dieu, l’alpha et l’oméga de toute chose, puisse vous combler de bonheur dans vos vieux jours.
A mon frère, Odilon H. LOKO, pour son soutien indéfectible et inconditionnel. Je voudrais rendre hommage à un homme de principe, de rigueur, qui a le goût du travail bien fait, le sens de l’honneur et de la dignité, un modèle de réussite. Cet homme sans qui mon cursus universitaire n’aurait peut-être pas connu un aussi heureux aboutissement. Merci pour tous tes précieux conseils et pour ta générosité.
Daigne accepter cette œuvre qui témoigne de ma gratitude infinie pour ta constante sollicitude. Que le seigneur, l’éternel des armés, sans qui toute réussite ne serait que pure illusion, puisse te le rendre au-delà de tes espérances.
REMERCIEMENTS
Nous ne saurions commencer la rédaction de ce mémoire sans dire en premier lieu merci à Dieu, le Miséricordieux, l’Omnipotent, l’Omniscient ; pour nous avoir guidé toute notre vie durant et particulièrement ces cinq dernières années. Dans la réussite comme dans la difficulté tu étais là, Seigneur merci !
Une pensée spéciale à nos encadreurs, le Docteur Ezéchiel ALLOBA et le Docteur Crépin ZEVOUNOU, qui ont bien voulu superviser ce travail nonobstant leurs multiples occupations. Ce document n’aurait pu être réalisé sans leurs sages conseils et orientations qui ont enrichi et éclairé ce travail. Puissent-ils trouver ici notre considération et notre reconnaissance.
Nos sincères remerciements à l’endroit du Pr Félicien AVLESSI, Directeur de l’EPAC et du Pr Edmond ADJOVI, Chef Département du Génie Civil.
Nous rendons un hommage sincère et plus que mérité à l'ensemble du corps professoral du Département de Génie Civil pour la qualité de l'enseignement dispensé et la justesse des conseils prodigués, cinq années durant. Vous avez toute notre gratitude :
Pr Aïssè Gérard GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités ;
Pr S. Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités ;
Dr Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités ;
Dr Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités ;
Dr Taofic BACHAROU, Professeur Assistant des Universités ;
Dr François de Paule CODO, Maître Assistant des Universités ;
Dr Léopold DEGBEGNON, Professeur Assistant des Universités;
Dr Noël DIOGO, Professeur Assistant des Universités ;
Dr Mohamed GIBIGAYE, Maître Assistant des Universités ;
Dr Gossou Jean HOUINOU, Professeur Assistant des Universités ;
Dr Adolphe TCHEHOUALI, Maître Assistant des Universités ;
Dr Tonalémi Epiphane Sonon WANKPO, Professeur Assistant des Universités ;
Dr Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités ;
Dr Codjo Luc ZINSOU, Professeur Assistant des Universités ;
Dr Agathe SOUROU HOUINOU, Professeur Assistant des Universités ;
Dr Gédéon CHAFFA, Maître Assistant des Universités ;
Hommage aux illustres membres du jury qui ont en charge l’appréciation de ce travail. Nous sommes persuadé que vos remarques et suggestions ne feront qu’améliorer la qualité de cette œuvre.
Nous tenons à remercier, Mr Etienne WOTO, Directeur des Travaux Neufs pour sa contribution ; Mr Khalil TOURE, Mr Habib ADOMOU, Mr Côme DELE, Mr Roméo MICHAÏ, agents du ministère en charge des travaux publics pour nous avoir facilité l’accès aux informations. Que l’esprit saint puisse bénir leurs projets.
Nous ne saurions finir sans rendre un hommage à toute la famille LOKO en particulier à mes frères et sœurs : Euphrasie, Bernadette, Marguerite, Valentin, Gilberte, Odilon et Basilia pour leur soutien fraternel. Puisse Dieu garder notre famille toujours unie.
A notre compagne Joinita EZIN, nous disons merci, merci pour ta compréhension et ton soutien absolu. Puisse Dieu t’accorder sa bénédiction.
A tous ceux qui, à un moment ou à un autre, ont partagé les bancs avec nous, qui de près ou de loin nous ont toujours soutenus par leurs encouragements et leurs conseils. Nous leur savons gré.
LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES
BB : Béton Bitumineux
CBR : Californian Bearing Ratio
CEBTP : Centre Expérimental de Recherche et d’Etude du Bâtiment et des Travaux Publics
CNERTP : Centre National d’Essais et de Recherches des Travaux Publics DGTP : Direction Générale des Travaux Publics
DPSE : Direction de la Programmation et du Suivi-Evaluation DTN : Direction des Travaux Neufs
EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi GB : Grave Bitume
GNT : Grave Non Traitée L.H. : Liant Hydraulique
LCPC : Laboratoire Central des Ponts et Chaussées OPM : Optimum Proctor Modifié
PF : Plate-forme
PK : Point Kilométrique PL : Poids Lourds
RNIE : Route Nationale Inter-Etat
SETRA : Service d’Etudes sur les Transports, les Routes et leurs Aménagements
LISTE DES FIGURES
Figure 1. 1 : Structure type d'une chaussée souple [11] ... - 7 -
Figure 1. 2 : Structure type d'une chaussée semi-rigide [11] ... - 8 -
Figure 1. 3 : Structure type d'une chaussée rigide [11] ... - 9 -
Figure 1. 4 : Structure type d'une chaussée mixte [11] ... - 9 -
Figure 1. 5 : Structure type d'une chaussée inverse [11] ... - 10 -
Figure 1. 6 : Structure type d'une chaussée bitumineuse épaisse [11] ... - 10 -
Figure 1. 7 : Distribution de charge dans une structure souple ... - 11 -
Figure 1. 8 : Distribution de charge dans une structure rigidifiée ... - 12 -
Figure 1. 9 : Courbe d'évolution des chaussées………..……….…….- 14-
Figure 5. 1 : Déflexion caractéristique sur l'axe Akassato-Bohicon Janvier 2009 ... - 69 -
Figure-ALIZE 1 : Calcul de t,adm ... - 97 -
Figure-ALIZE 2 : Calcul de t,adm ... - 99 -
Figure-ALIZE 3 : Calcul de z,adm ... - 100 -
Figure 6. 1 : Modèle de calcul ... - 89 -
Figure 6. 2 : Exemple de drainage [13] ... - 102 -
Figure 6. 3 : Fonctions à assurer et emplacements possibles des dispositifs de drainage [13]... - 103 -
Figure 6. 4 : Choix du type de dispositif de drainage fonction du type de chaussée [13] - 104 - Figure 6. 5 : Demi-coupe transversale de la structure proposée ... - 104 -
LISTE DES PHOTOS
Photo 3. 1 : Schématisation d'un affaissement ... - 22 -
Photo 3. 2 : Schématisation d'une ornière ... - 23 -
Photo 3. 3 : Schématisation d'un bourrelet ... - 24 -
Photo 3. 4 : Fissure longitudinale dans la bande de roulement Pk 20+200 ... - 26 -
Photo 3. 5 : Faïençage dans la bande de roulement Pk 27+500 ... - 28 -
Photo 3. 6 : Schématisation du plumage Photo 3. 7 : Schématisation du peignage ... - 29 -
Photo 3. 8 : Pelade dans une zone faïencée Pk 22+850 ... - 31 -
Photo 3. 9 : Schématisation d'un nid de poule ... - 32 -
Photo 3. 10 : Schématisation d'une épaufrure ... - 33 -
Photo 3. 11 : Ressuage dans la réparation Pk 32+400... - 34 -
Photo 3. 12 : Schématisation de l'indentation (à gauche) et du glaçage (à droite)... - 37 -
Photo 5. 1 : Nid de poule de diamètre supérieur à 150 cm au Pk 21+600 ... - 56 -
Photo 5. 2 : Pelade au Pk 22+800 ... - 57 -
Photo 5. 3 : Epaufrure côté droit (sens Akassato – Allada) au Pk18+800 ... - 57 -
Photo 5. 4 : Ornière à grand rayon, Pk 33+000 ... - 58 -
Photo 5. 5 : Faïençage généralisé de la chaussée au Pk 32+500 ... - 58 -
Photo 5. 6 : Dégradations sur réparation ... - 59 -
Photo 5. 7 : Dalot envahi par les mauvaises herbes ... - 59 -
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 4. 1 : Niveau de gravité des dégradations de type A [4]... - 41 -
Tableau 4. 2 : Niveau de gravité des dégradations de type B [4]... - 41 -
Tableau 4. 3 : Note de qualité Q [4] ... - 46 -
Tableau 4. 4 : Exemple du tableau de solution en fonction du trafic [4] ... - 48 -
Tableau 5. 1 : Quantification des dégradations du Pk 32+000 au Pk 33+000... - 71 -
Tableau 6. 1 : Résultats des comptages manuels de trafic sur le tronçon GODOMEY – ALLADA de 1994 à 2005 Poste du Lycée Médji de Sékou ... - 75 -
Tableau 6. 2 : Résultats des comptages manuels de trafic sur le tronçon GODOMEY – ALLADA de 2006 à 2011 Poste du Lycée Médji de Sékou ... - 76 -
Tableau 6. 3 : Résultats des comptages manuels de trafic sur le tronçon GODOMEY – ALLADA en 2012 ; Poste du Lycée Médji de Sékou ; sens1 ... - 77 -
Tableau 6. 4 : Résultats des comptages manuels de trafic sur le tronçon GODOMEY – ALLADA en 2012 ; Poste du Lycée Médji de Sékou ; sens2 ... - 77 -
Tableau 6. 5 : Résultats des comptages manuels de trafic sur le tronçon GODOMEY – ALLADA en 2012 ; Poste du Lycée Médji de Sékou ; sens1+2 ... - 78 -
Tableau 6. 6 : Coefficient d’agressivité selon le trafic le type de chaussée [11] ... - 80 -
Tableau 6. 7 : Définition des classes de trafic ... - 81 -
Tableau 6. 8 : Résultats sur les mélanges du corps de chaussée (entre 5 et 35cm) ... - 83 -
Tableau 6. 9 : Résultats des prélèvements effectués au bord de la chaussée existante (entre 0,35 et 1 m) ... - 85 -
Tableau 6. 10 : Résultats des prélèvements revêtement + graveleux latéritique sur 20cm - 86 - Tableau 6. 11 : Variation de la température en degrés Celsius à Cotonou, Allada et Bohicon ... - 92 -
Tableau 6. 12 : Risque de calcul ... - 93 -
Tableau 6. 13 : Détermination des contraintes et déformations maximales ... - 101 -
Tableau 6. 14 : Vérification des contraintes et déformations ... - 101 -
Tableau 6. 15 : Vérification de la structure optimisée ... - 102 -
LISTE DES ANNEXES
Annexe 1 : Résultats des campagnes de comptages manuels de trafic 2000 - 2001 - 2003 – 2008 ... - 110 - Annexe 2 : Catalogue de structures types, fonction des classes de trafic et du sol support ... - 114 - Annexe 3 : Fiche de calcul des contraintes et déformations ... - 118 -
RESUME
Le présent travail est une étude consacrée aux dégradations des routes revêtues, particulièrement les dégradations des chaussées autres que les chaussées en béton. Le but visé est d’appréhender le phénomène de dégradation de ces chaussées, à travers le mécanisme de leur formation et de leur évolution pour en assurer un entretien adéquat. Le tronçon Akassato – Allada de la RNIE2 a fait l’objet de cas pratique.
La première partie de ce travail est consacrée à un diagnostic approfondi des dégradations des chaussées revêtues. A travers le mécanisme de leur formation, les principales causes des dégradations ont été identifiées à savoir le trafic, le climat, la qualité des matériaux et la mise en œuvre. Lorsque l’entretien des routes n’est pas exécuté convenablement, l’évolution des dégradations est rapide et accentuée par le trafic et l’infiltration de l’eau. Le processus d’évolution des dégradations est propre à chaque type de dégradation. Les techniques de réparation des dégradations de même que les méthodes d’évaluation des chaussées ont été présentées en fin de partie.
Dans la seconde partie, l’inspection visuelle de la chaussée par la méthode VIZIR, qui a consisté en un relevé des dégradations du Pk 15+700 au Pk 39+000 a été exposée. Il ressort de l’inspection que, le trafic actuel (2012) 344 PL sur la voie la plus chargée contre 289 PL en 1994, est inadapté à la structure existante ; le drainage des eaux de surface est inefficace, la chaussée ayant perdu son profil en toit ; le revêtement a vieilli, la dernière réhabilitation de la chaussée remontant à 1994 (soit 18 ans). Ces causes expliquent l’état de dégradation avancée de la route. Après l’évaluation de la chaussée qui a conduit à la nécessité de sa reconstruction, les études de trafic et de portance ont montré que la classe du trafic est T4 et celle de la plate- forme S5. La structure de route retenue, après vérification par le logiciel ALIZE de la structure proposée dans le catalogue du « Guide pratique de dimensionnement des chaussées pour les pays tropicaux », est une structure semi- rigide de type 6BB + 20GC.
Mots clés : dégradation ; trafic ; drainage
ABSTRACT
This work is a study devoted to degradations of the surfaced roads, particularly degradations of the roadways other than the concrete surfacing. The set aim is to apprehend the phenomenon of degradation of these roadways, through the mechanism of their formation and their evolution to ensure an adequate maintenance of it. The section Akassato - Allada of the RNIE2 was the subject practical of case.
The first part of this work is devoted to a thorough diagnosis of degradations of the covered roadways. With through the mechanism of their formation, the principal causes of degradations were identified to know the traffic, the climate, the quality of materials and the implementation. When the maintenance of the roads is not carried out suitably, the evolution of degradations fast and is accentuated by the traffic and the infiltration of water. The process of evolution of degradations is specific to each type of degradation. The techniques of repair of degradations just as the methods evaluation of the roadways were presented at the end of the part.
In the second part, the visual inspection of the roadway by the method VIZIR, which consisted of a statement of degradations of the km N ° 15+700 with the km N ° 39+000, was exposed. It arises from the inspection that, the current traffic (2012) 344 heavy lorries on the way the against charged 289 heavy lorries in 1994, is unsuited to the existing structure ; the drainage of surface water is ineffective, the roadway having lost its profile in roof ; the coating aged, the last rehabilitation of the roadway going back to 1994 (that is to say 18 years). These causes explain the state of advanced degradation of the road. After the evaluation of the roadway which led to the need for its rebuilding, the studies of traffic and bearing pressure showed that the class of the traffic is T4 and that of the S5 platform. The structure of road retained, after checking by software ALIZE of the structure suggested in the catalogue of the "practical Guide of design pavements for the tropical countries", is a rigid semi structure of type 6BB + 20GC.
Key words : degradation ; traffic ; drainage
INTRODUCTION
1. Problématique
En Afrique comme dans le reste du monde, la route est l’infrastructure de transport la plus empruntée. Par sa fonction de transport, elle assure la circulation des personnes et des biens, et par sa fonction d’outil d’intégration humaine, la route assure le brassage culturel entre les peuples. Au regard de ses différentes fonctions, la route se doit d’être de bonne qualité. Les infrastructures routières de qualité étant par ailleurs un indicateur du niveau de développement d’un pays.
L’entretien de ces infrastructures pour lesquelles des investissements importants sont consentis grâce à des emprunts pour la plupart, est un défi à relever pour les pays du tiers monde en général, et surtout pour les pays pauvres très endettés (PPTE) à l’instar du Bénin. La nécessité même de l'entretien routier vient du fait que la chaussée n'est pas éternelle. Au cours de sa période de service, elle perd progressivement ses caractéristiques et devient de plus en plus fragile et impraticable à la suite de chargements répétés laissant voir des déformations permanentes au niveau du corps de chaussée. Avant tout programme d'entretien il convient d’abord de répertorier les différents types de dégradations et leurs causes.
Les dégradations, définies comme une dépréciation brutale ou progressive de l’état de praticabilité de la route sous les effets du trafic, du climat et de l'environnement, sont quelquefois, en fonction de leur nature et de leur gravité, source d’accidents graves de la circulation. Alors, la maîtrise de leurs causes et de leurs modes d’évolution sera d’une grande utilité pour les gestionnaires de réseaux routiers.
Au Bénin, des centaines de camions gros porteurs transportent du Port Autonome de Cotonou, des marchandises de centaines de millions de francs CFA en transit pour les pays de l’hinterland principalement le Niger. L’acheminement de ces marchandises ne se fait plus dans de bonnes conditions à cause de l’état de dégradation avancée du tronçon Akassato – Bohicon dont la section Akassato – Allada fait partie intégrante. En effet, le trajet Bohicon – Parakou en autobus long de plus de 300 km, se parcourt en moyenne en 4h et celui Godomey – Bohicon, 120 km parcouru par le même moyen de transport s’effectue également
en 4h, sachant bien entendu que la section Godomey – Akassato a été reconstruite depuis 2010 : Ceci témoigne donc de l’augmentation du temps de parcours sur ce tronçon. C’est donc un risque de voir se détourner ces marchandises vers d’autres ports de la sous-région, ce qui constituera un manque à gagner pour le Bénin.
Quelles sont donc les dégradations observées sur le tronçon Akassato – Allada ? Lesquelles sont préjudiciables à la tenue de la chaussée ?
18 ans de service après la dernière réhabilitation, doit-on s’étonner de l’état de dégradation de cette route ?
Quelles sont alors les causes des dégradations des chaussées semi-rigides et quelles sont celles des dégradations observées sur le tronçon Akassato – Allada ?
Etant donné que les ressources financières allouées à l’entretien des infrastructures routières au Bénin sont insuffisantes et/ou ne sont pas toujours disponibles, quelle structure est la mieux indiquée pour être durable ?
Ce sont autant de questions qui préoccupent les concepteurs en l’occurrence les ingénieurs.
C’est dans ce contexte que se justifie le projet de fin d’étude intitulé : « Analyse des dégradations des chaussées revêtues et proposition d’une structure adaptée : cas du tronçon Akassato – Allada de la RNIE2. »
2. Objectifs
Objectif général
L’objectif principal visé à travers cette étude est de déterminer les causes probables des dégradations observées sur le tronçon Akassato – Allada en vue de proposer une structure de route durable, adaptée aux trafics actuel et futur.
Objectifs spécifiques
Pour atteindre cet objectif général, il est nécessaire de :
Enumérer et identifier les différentes sortes de dégradations d’une chaussée revêtue autre que les chaussées en béton ;
Comprendre le mécanisme de formation et d’évolution de ces dégradations ;
Maîtriser le processus de dégradation des chaussées semi-rigides ;
S’approprier les différentes techniques de réparation des dégradations
Répertorier les différentes dégradations observées sur le tronçon de route Akassato – Allada ;
Déterminer les causes probables des dégradations observées ;
Evaluer la chaussée sur la section la plus dégradée et sur 1km de linéaire ;
Dimensionner la chaussée sur ladite section.
3. Plan de l’étude
Notre travail se développera en deux grandes parties :
- La première partie consistera en une synthèse bibliographique sur les structures de chaussée et leur fonctionnement, les principales causes des dégradations de chaussée, les dégradations sur les chaussées à revêtement bitumineux, et les méthodes d’évaluation des routes revêtues ;
- Dans la deuxième partie, il s’agira d’ausculter le tronçon Akassato – Allada en vue d’évaluer la chaussée existante et de faire une proposition de structure de route qui tient compte de l’évolution du trafic.
4. Méthodologie et équipements
Méthodologie
Pour atteindre les objectifs spécifiques énumérés ci-dessous dans l’optique de résoudre le problème posé par le sujet, la démarche suivante sera adoptée :
Obtenir la documentation nécessaire
Obtenir à la bibliothèque des documents (cours, livres, articles…) qui traitent ou qui abordent des sujets ayant rapport au thème.
Mémoires des étudiants ayant travaillé sur des sujets similaires ;
Faire des recherches sur internet ; Cette recherche documentaire aura pour but de :
cerner l’évolution des chaussées revêtues ;
maîtriser les principales causes des dégradations de chaussée ;
élucider le processus de dégradation des chaussées ;
identifier les différentes sortes de dégradations des chaussées revêtues, connaître leurs causes de même que les remèdes pour y remédier ;
étudier les méthodes d’évaluation des chaussées revêtues ;
étudier les étapes de dimensionnement d’une chaussée.
Examiner la route existante
Pour mieux appréhender l’état de la route afin de déterminer les causes des dégradations, nous procéderons comme suit :
collecte des données et informations sur l’historique de la route : dates de construction et des différentes réhabilitations ; type de structure ; problèmes éventuels lors de la réalisation ; niveau du trafic à la mise en service ; entretien du tronçon ; etc. Les informations relatives au climat et à l’environnement de la région ne seront pas du reste ;
recueil des résultats des campagnes de mesures de déflexions afin d’évaluer la portance résiduelle de a structure existante
recueil des résultats des études géotechniques afin d’identifier la nature des matériaux du corps de chaussée et de la plateforme ;
inspection visuelle du tronçon en étude et relevé des dégradations ;
détermination des causes des dégradations observées
croisement des résultats de l’inspection et ceux des mesures de déflexion en vue d’évaluer la chaussée pour en déterminer les besoins en entretien ; Les informations dont nous aurons besoin dans cette phase (examen de la route) seront obtenues à la DPSE du ministère en charge des travaux publics et du bureau d’étude ETRICO qui avait en charge les études technico-économiques dans le projet de réhabilitation de la route Akassato – Bohicon.
Proposer une nouvelle structure de route
La définition de la structure d’une route tient compte essentiellement du trafic, des matériaux et de la nature du sol support. Ainsi l’approche à adopter à cette étape sera la suivante :
recueil des résultats des campagnes de comptages manuels de trafic pour déterminer la classe du trafic à utiliser ;
recueil des résultats des études géotechniques pour déterminer la portance de la nouvelle plateforme ;
analyse croisée de ces deux données nous permettant de déduire les structures de route susceptibles d’être adoptées ;
analyse multicritère sommaire des structures proposées par les guides de dimensionnement pour déboucher sur la structure à adopter ;
choix de matériaux adéquats pour accroître la durabilité de la route à construire ;
modélisation et dimensionnement de la structure de route.
La DPSE et le bureau d’étude ETRICO sont les structures indiquées pour trouver les informations nécessaires dans cette rubrique.
Equipements
Pour mener à bien cette étude, les matériels nécessaires dont nous aurions besoins sont les suivantes :
un appareil photo pour prendre les vues des dégradations qui seront observées ;
une règle rigide de 150 cm de longueur pour mesurer les déformations ;
un décamètre de 50 m pour mesurer l’étendue des réparations ;
un mètre de 5 m pour mesurer la profondeur des déformations et des nids de poule ;
un ordinateur portatif pour la compilation des différentes données en vue de la rédaction du mémoire.
Première Partie : Etude bibliographique sur la structure de la route, ses maladies et les
remèdes possibles
Chapitre 1 : Généralités sur les chaussées
1.1. Les différentes structures de chaussée
La structure d’une route ou d’une chaussée est l’ensemble des couches granulaires de qualité variable empilées les unes sur les autres pour résister aux sollicitations du trafic.
Selon le Guide technique de conception et de dimensionnement des structures de chaussée du LCPC-SETRA, on distingue : les chaussées souples, les chaussées semi-rigides, les chaussées rigides, les chaussées mixtes, les chaussées inverses, les chaussées bitumineuses épaisses. Mais, selon la diffusion des pressions, il existe deux modes de fonctionnement mécanique des chaussées à savoir les chaussées souples et les chaussées rigidifiées. Nous nous intéresserons dans la suite à cette deuxième classification tout en abordant brièvement le cas des chaussées mixtes, des chaussées inverses et des chaussées bitumineuses épaisses.
1.1.1. Les chaussées souples
Une chaussée est dite souple lorsque les matériaux granulaires des couches d’assise sont non liés ou non traités, et la couche de surface est en revêtement bitumineux non épais, relativement mince (<15cm), parfois réduite à un enduit superficiel pour les chaussées à très faible trafic. Elle a l'aptitude de se déformer sans rompre sous l'action des sollicitations; ce qui leur confère la dénomination de chaussée flexible. L'épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre 30 et 60 cm mais toujours inférieur à 80 cm.
Figure 1. 1 : Structure type d'une chaussée souple [11]
1.1.2. Les chaussées rigidifiées
On entend par chaussées rigidifiées, des chaussées dont le corps de chaussée est en matériaux granulaires traités au liant hydraulique ou en dalle de béton de ciment. Le liant utilisé peut être du ciment, de la chaux, de la pouzzolane, etc.
On distingue deux types de chaussées rigidifiées : les chaussées semi-rigides et les chaussées rigides.
Chaussées souples
1. Couche de surface en matériaux bitumineux 2. Couche de base en matériaux granulaires 3. Couche de fondation en matériaux granulaires 4. Plate-forme support
Les chaussées semi-rigides
Les chaussées semi-rigides comportent une couche de surface bitumineuse sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques disposés en une ou deux couches (base et fondation) dont l'épaisseur totale est de l'ordre de 20 à 50 cm. La chaussée ainsi obtenue supporte un trafic plus élevé et les contraintes transmises au sol support sont plus faibles.
Le rôle structurel d’une couche de fondation en matériaux non traités est faible sous une assise traitée au ciment. Ainsi, il est d’usage de supprimer cette couche de fondation non traitée dans le cas où une couche de forme ait été prévue au niveau des terrassements.
Figure 1. 2 : Structure type d'une chaussée semi-rigide [11]
Les chaussées rigides
Les chaussées rigides sont les chaussées pour lesquelles la couche de base est en dalle de béton de ciment ou en béton compacté de 15 à 40 cm d'épaisseur. Dans ce type de chaussée, la couche de roulement constitue à elle seule la couche de base et la couche de surface d’une structure souple ou semi-rigide. La dalle de béton repose soit sur une couche de fondation (en matériaux traités aux liants hydrauliques ou en béton maigre) lorsque le sol support est peu résistant, soit sur une couche drainante en grave non traitée, soit sur une couche d'enrobé reposant elle-même sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques.
Contrairement aux structures précédentes, les charges transmises connaissent une grande diffusion dans le plan horizontal à cause de la rigidité de la dalle en béton. La conséquence de cet état de chose, est que les contraintes verticales se trouvent considérablement réduites dans les couches sous-jacentes.
Chaussées semi-rigides
1. Couche de surface en matériaux bitumineux 2. Couche de base traitée au liant hydraulique 3. Couche de fondation traitée ou non
4. Plate-forme support
Figure 1. 3 : Structure type d'une chaussée rigide [11]
1.1.3. Les chaussées mixtes
Ces structures comportent une couche de roulement et une couche de base en matériaux bitumineux (épaisseur de la base : 10 à 20 cm) sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à 40 cm). Les structures qualifiées de mixtes sont telles que le rapport de l'épaisseur de matériaux bitumineux à l'épaisseur totale de chaussée soit de l'ordre de 1/2. Chaque couche assure une fonction bien déterminée:
La couche de fondation traitée aux liants hydrauliques diffuse et atténue les efforts transmis au sol support.
Les couches bitumineuses ralentissent la remontée des fissures transversales de la couche sous-jacente et réduisent les contraintes de flexion à la base de la structure tout en assurant les qualités d'uni et de continuité.
L'adhérence entre les couches bitumineuses et les couches traitées aux liants hydrauliques est le point faible de la structure. Elle peut être rompue par suite de dilatation différentielle entre les deux couches et de l'action du trafic, entraînant alors une forte augmentation des contraintes de traction à la base de la couche bitumineuse, qui peut ainsi périr par fatigue.
Figure 1. 4 : Structure type d'une chaussée mixte [11]
1.1.4. Les chaussées à structure inverse
Ces structures sont formées de couches bitumineuses, d'une quinzaine de centimètres d'épaisseur totale, sur une couche en grave non traitée (d'environ 12 cm) reposant elle-même sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques. L'épaisseur totale atteint 60 à 80 cm.
Chaussées rigides
1. Revêtement bitumineux mince (éventuellement) 2. Couche de base en béton de ciment
3. Couche de fondation en béton maigre 4. Plate-forme support
Structures mixtes
1. Couche de surface en matériaux bitumineux 2. Couche de base en matériaux bitumineux 3. Couche de fondation traitée au liant hydraulique 4. Plate-forme support
Figure 1. 5 : Structure type d'une chaussée inverse [11]
1.1.5. Les chaussées bitumineuses épaisses
Ces structures se composent d'une couche de roulement bitumineuse sur un corps de chaussée en matériaux traités aux liants hydrocarbonés, fait d'une ou deux couches (base et fondation). L'épaisseur des couches d'assise est le plus souvent comprise entre 15 et 40 cm. Le fonctionnement des chaussées épaisses est d'autant plus différent de celui des chaussées souples que l'assise est épaisse. La souplesse et la résistance en traction des couches d'assise en matériaux bitumineux permettent de diffuser en les atténuant fortement les contraintes verticales transmises au sol.
Figure 1. 6 : Structure type d'une chaussée bitumineuse épaisse [11]
1.2. Mécanisme de transmission des charges dans les chaussées 1.2.1. Les chaussées souples
Dans le cas des chaussées souples, la charge exercée sur la couche de surface est entièrement transmise au sol support de façon non uniforme. Etant donné que la couverture bitumineuse est relativement mince, les efforts verticaux dus au trafic sont transmis au support avec une faible diffusion latérale. La sollicitation exercée est la compression simple.
Les chaussées souples ne pouvant mobiliser que de faibles efforts assimilables à une flexion, l’étalement des efforts verticaux sur le sol support est modéré. Elles distribuent les efforts de surface à travers les couches sous-jacentes de manière à ce que l'effort sur la plate-forme soit compatible avec la résistance de l'infrastructure et du sol. Le critère principal de dimensionnement d’une chaussée souple réside donc dans la limitation de la sollicitation du
Chaussées inverses
1. Couche de surface en matériaux bitumineux 2. Couche de base traitée en matériaux bitumineux 3. Matériaux granulaires non traités
4. Couche de fondation traitée au liant hydraulique 5. Plate-forme support
Chaussées bitumineuses épaisses
1. Couche de surface en matériaux bitumineux 2. Couche de base en matériaux bitumineux 3. Couche de fondation en matériaux bitumineux 4. Plate-forme support
sol support de manière à éviter sa plastification qui se traduirait en surface par d’importantes déformations de la chaussée.
Le principe de distribution des contraintes dans les chaussées souples est représenté ci- dessous :
Figure 1. 7 : Distribution de charge dans une structure souple 1.2.2. Les chaussées rigidifiées
Contrairement aux chaussées souples, dans les chaussées rigidifiées, la charge exercée en surface est faiblement transmise au sol support de façon uniforme. Ceci s’explique par le fait qu’une grande partie de l’effort exercé sur la couche de surface, est dissipée à l’intérieur de la dalle de béton ou des graves traités. Ces matériaux présentant une forte rigidité, peuvent mobiliser des efforts notables de traction par flexion. On observe donc un important étalement, une diffusion homogène des efforts au niveau du sol support ; ce dernier n’étant que peu sollicité. L’effort préjudiciable dans ce type de chaussée est l’effort de traction par flexion. C’est pourquoi, le principal critère de dimensionnement d’une chaussée rigidifiée réside dans la limitation des efforts de traction par flexion des matériaux sous l’effet de la répétition des charges. La figure suivante explique la distribution des charges dans ce genre de structure.
Figure 1. 8 : Distribution de charge dans une structure rigidifiée
1.3. Etapes d’évolution des chaussées
Sous l’action de sollicitations diverses, les chaussées subissent généralement les trois phases classiques de vieillissement qui sont : la phase élastique, la phase plastique, la phase de rupture. Chacune de ces phases permet d’identifier à première vue le comportement de la chaussée et les différents signes de fatigue ou de désordres constatables.
En effet, les sollicitations créent un désordre entre les granulats des différentes couches de manière à ce que ceux-ci perdent leur cohésion initiale et ne jouent plus efficacement leur rôle de transmetteur de charges à la fondation. De même, cette perte de cohésion entraîne une déformabilité de la chaussée qui se traduit par des désordres importants pouvant conduire celle-ci jusqu’à la rupture localisée ou généralisée. La courbe A résume le processus de vieillissement des chaussées.
L’indication d’une zone de rupture implique l’existence d’une déflexion critique qui marque la frontière entre la fin de la phase plastique durant laquelle un renforcement est encore possible et la phase de rupture où il ne peut s’agir que de reconstruction. Il arrive cependant que la chaussée soit dès l’origine sous dimensionnée. La phase élastique peut être ainsi réduite, voire complètement inexistante, et la chaussée, si elle est constituée de matériaux de bonne qualité se trouvera d’emblée à la limite de la phase plastique. Là le renforcement reste encore possible et doit être exécuté sans aucun retard (courbe B).
Enfin lorsque la chaussée est réalisée avec des matériaux de mauvaise qualité, elle se retrouve très rapidement en phase de rupture et devient à court terme impraticable. (Courbe C).
Figure 1. 9 : Courbe d'évolution des chaussées
Phase élastique
Après une période initiale de recompactage qui entraîne une légère diminution des déflexions, ces dernières restent constantes. Les déformations rémanentes sont pratiquement nulles, et l’état de surface reste satisfaisant (puisque l’imperméabilité est encore existante), sauf défauts imputables au revêtement. La déflexion restant pratiquement constante durant la phase élastique, il n’est d’ailleurs pas possible d’établir une corrélation entre sa valeur actuelle et le trafic antérieurement supporté par la chaussée.
Phase plastique
Après un certain nombre de passages d’essieux, la chaussée commence par manifester des signes de fatigue sous forme d’un réseau maillé de légères fissurations de revêtement (peau de crocodile ou faïençage) et de l’apparition de faibles déformations permanentes.
Simultanément, les déflexions commencent par augmenter avec le temps de manière sensible ; la chaussée entre alors en phase plastique et connait dans cette phase une évolution rapide. Les fissures et les déformations irréversibles deviennent de plus en plus importantes.
Des ornières profondes apparaissent, accompagnées de ruptures de revêtement et d’une perte totale d’imperméabilité et de surcroît de portance.
Phase de rupture
Les déflexions augmentent rapidement avec le temps et l’on assiste à la ruine complète de la chaussée à brèves échéances. La chaussée ayant perdu toutes ses qualités initiales est désormais très défaillante et une réhabilitation s’impose.
Le vieillissement des chaussées se manifeste par la perte de portance de la structure qui se traduit par des pathologies enregistrées sur la surface ou dans le corps de ces chaussées.
Alors, la maîtrise de l’évolution des structures de routes revêtues sera nécessaire à la compréhension des pathologies des chaussées que constituent les dégradations.
Chapitre 2 : Généralités sur les dégradations des chaussées
Une dégradation est :
- une dépréciation brutale ou progressive de l’état de praticabilité de la route et du confort offerts aux usagers.
- un processus d'usure par lequel la capacité fonctionnelle et structurale d'une chaussée diminue.
- un passage progressif de l’état acceptable de la route à un état plus mauvais sous les effets du trafic, du climat et de l'environnement.
- un désordre visible à la surface d’une chaussée.
Qu'elle soit revêtue ou non, la route se dégrade graduellement dès sa mise en service.
Ces dégradations varient beaucoup dans leur forme et leur ampleur avec le climat, les sols, la circulation et les caractéristiques géométriques de la route.
2.1. Principales causes des dégradations
Les chaussées évoluent et se dégradent essentiellement sous l'effet du trafic lourd et des conditions climatiques. La rapidité de cette évolution et les désordres qui apparaissent sont également liés à la nature et à l'épaisseur des matériaux utilisés et à leurs conditions de fabrication et de mise en œuvre. Certains désordres consécutifs à l'instabilité du support de la chaussée (remblais ou terrain naturel) peuvent apparaitre indépendamment du trafic et du climat.
Parmi les causes des dégradations des chaussées, on retrouve essentiellement l'action du trafic, celle des conditions climatiques, la qualité des matériaux utilisés et les défauts de mise en œuvre.
2.1.1. Le trafic
L'usure de la couche de roulement est la conséquence directe des efforts de cisaillements qui se manifestent au contact des pneumatiques. Il en résulte le polissage des granulats des tapis superficiels hydrocarbonés. L'usure est proportionnelle au trafic et croît en fonction de la vitesse des véhicules. La fatigue des couches inférieures quant à elle, résulte des efforts verticaux de transmission des charges aux couches d’assise. La répétition des contacts inter granulaires entraine des effets d'attrition, la production de fines et l'augmentation de la plasticité de la chaussée. La chaussée devenant moins rigide, les
déformations sous charges augmentent, deviennent irréversibles, et il en résulte une destruction plus ou moins rapide de la couche de roulement. Ces phénomènes de fatigue sont fonction non seulement du nombre de répétitions des charges mais aussi et surtout des charges à l’essieu, d’où l’importance que revêt la limitation de ces dernières.
2.1.2. Les conditions climatiques
L’un des paramètres préjudiciables à la tenue de la chaussée est la présence de l'eau dans la structure de chaussée. Comme le dit si bien l’enseignant chercheur Dr ALLOBA Ezéchiel « l’eau est l’ennemi premier de la route ; premier axiome de l’ingénieur routier. » L'eau pénètre dans le corps de chaussée par infiltration gravitaire ou par remontée capillaire.
La teneur en eau trop élevée d'un sol, provoque des désordres importants en modifiant la portance ou en favorisant l'attrition de certains granulats comme les latérites. La conséquence immédiate est l’affaissement du corps de chaussée (sous le passage des véhicules), qui se traduit en surface par des déformations principalement des affaissements et des ornières. Les matériaux traités aux liants hydrocarbonés sont particulièrement sensibles au phénomène de désenrobage. En effet, l'eau peut s'interposer entre les granulats et les liants lorsque la qualité de l’adhérence entre ces corps n'est pas suffisante.
Aussi, quand les accotements ne sont pas protégés, des ravinements sont très probables. Ils se manifestent sur les bords de la chaussée, perpendiculairement à son axe, lorsque la pente transversale est trop forte.
En outre, les revêtements bitumineux sont très sensibles aux variations de températures.
Ainsi, l'exposition à des températures élevées, non prises en compte dans le choix du bitume, entraînera un vieillissement rapide de ce dernier, propice à l’apparition des fissures.
2.1.3. La qualité des matériaux
Elle est d'une importance capitale car il est difficile de faire une route de qualité à partir de matériaux aux caractéristiques médiocres.
Les dégradations liées à la mauvaise qualité des matériaux peuvent être causées par :
une granulométrie incorrecte (mauvais compactage) : risque de nids de poule
Un pourcentage élevé d’éléments inférieurs à 80µm en couche de base : risque d’orniérage
Une dureté des granulats insuffisante : risque de fissuration
Un bitume trop mou en pays chaud : risque d’affaissement et de bourrelet
Un polissage rapide des granulats (spécialement pour les enrobés) : usure prématurée de la couche de roulement
La présence de matières végétales dans les matériaux : risque de fissures
La présence de matières argileuses dans des matériaux non stabilisés : risque accru de fissures.
2.1.4. La mise en œuvre
Même si le dimensionnement est bien fait et les matériaux utilisés d’excellente qualité, une mauvaise mise en œuvre se traduira par un ouvrage de qualité inférieure aussi bien dans le maintien de l'intégrité de la structure que dans la sécurité et le confort des usagers. Ainsi, divers défauts de mise en œuvre peuvent conduire à des dégradations aux conséquences variées :
Défaut de compacité de l'assise et de la plateforme : conséquence, tassements différentiels conduisant à des ornières, des nids de poule ou des pelades.
Poches de points faibles en couche de base : cassure du revêtement et une formation de nids de poule ou de flaches.
mauvaise mise en œuvre des bandes de revêtement : risque de fissure longitudinale de joint
Mauvais accrochage du revêtement sur la couche de base : risque de décollement ; risque de faïençage précoce de la chaussée et ou de pelade du revêtement.
Défauts de compacité aux accotements : affaissement sous la charge des poids lourds.
2.2. Types de dégradations
Selon qu’elles prennent naissance dans la structure ou non, on classe les dégradations en deux (02) types :
2.2.1. Les dégradations structurelles, type A
Elles apparaissent au sein de la structure de chaussée ou de son support et mettent en cause le patrimoine. Ce sont des dégradations issues d'une insuffisance de capacité structurelle de la chaussée. On y trouve essentiellement :
les déformations ;
les fissurations de fatigue.
2.2.2. Les dégradations superficielles, type B
Encore appelées dégradations non structurelles, elles prennent naissance dans la couche de surface de la chaussée et affectent d’abord ses qualités superficielles. Elles engendrent des réparations qui généralement ne sont pas liées à la capacité structurelle de la chaussée. Leur origine est soit un défaut de mise en œuvre, soit un défaut de qualité d'un produit, soit une condition locale particulière que le trafic peut accentuer bien évidemment.
Dans les dégradations de type B, on distingue :
les fissurations, hors fissures de fatigue, c'est-à-dire les fissures longitudinales de joint, les fissures transversales de retrait thermique, les fissures longitudinales ou transver- sales de retrait d'argile (dessiccation);
les arrachements ;
les mouvements de matériaux.
2.3. Processus de dégradation par type de chaussée 2.3.1. Chaussées souples
Etant donné le mode de fonctionnement des chaussées souples, la répétition des contraintes dues au trafic entraine une déformation plastique de l'assise granulaire et/ou du sol se traduisant par des déformations permanentes en surface. La couverture bitumineuse reposant sur un support peu rigide, est sollicitée à sa base par des efforts de traction par flexion dont la répétition peut conduire à sa rupture.
Ainsi, le processus de dégradation de ces types de chaussées comportera donc :
l'apparition de déformations permanentes (flaches, affaissements de rive et ornières) qui croissent en gravité et en étendue ;
l'apparition d'une fissuration longitudinale dans les bandes de roulement, qui se ramifie, se dédouble et évolue vers un faïençage.
La fissuration favorise les infiltrations d'eau qui amplifient la réduction de portance du support en période pluvieuse, donc aggravent les déformations permanentes ; ces infiltrations d'eau accélèrent également l'évolution de la fissuration en provoquant la cassure des bords de fissure qui conduit à des arrachements puis à des nids de poule.
2.3.2. Chaussées semi-rigides :
Les assises traitées aux liants hydrauliques sont sujettes au retrait thermique et au retrait de prise. Le retrait provoque des fissurations transversales qui, sans dispositions constructives, remontent à travers la couche de roulement. Celles-ci apparaissent en surface avec des espacements réguliers et une ouverture variant avec la température. Souvent franches lors de leur apparition en surface, les fissures de retrait tendent à se dédoubler et se ramifier sous l'effet du trafic. En l'absence de colmatage de ces fissures, l'eau pénètre dans la structure et fragilise l’adhérence entre la couche de roulement et l'assise de la chaussée. Il s'en suit une aggravation de la fissuration qui s'accompagne de remontée de boue puis d'affaissements et de nids de poule.
2.3.3. Chaussées rigides :
Les chaussées en béton de ciment possèdent des avantages incontestables en raison de leur forte rigidité, donc de leur bon comportement sous trafic élevé. Par contre, elles sont plus sensibles aux tassements différentiels de l'infrastructure en raison du risque de fissuration et de rupture des dalles rigides.
Compte tenu du comportement mécanique des chaussées rigides, les contraintes de compression transmises au sol sont faibles. Cependant, lors de la prise et des variations de température, le béton subit des phases de retrait. La fissuration correspondante est généralement contrôlée soit par la réalisation de joints transversaux, soit par la mise en place d'armatures longitudinales en continue.
Les dégradations évoluent vers des remontées de particules fines dans les joints des dalles sous l'effet du trafic et de l'affaiblissement de l'assise due à l’infiltration de l'eau : c'est le phénomène de pompage ou « pumping ».
Chapitre 3 : Dégradations des chaussées revêtues
On consacrera notre étude dans cette section sur les dégradations des chaussées à revêtement bitumineux. On différencie les dégradations sur les routes à revêtement bitumineux à travers quatre grandes familles que sont : les déformations ; les fissurations ; les arrachements et les remontées de matériaux. Il existe une dernière famille non moins importante, l’usure de la couche de roulement.
Chaque dégradation fera l'objet d'une fiche descriptive qui comprend les éléments qui suivent:
Description: Caractérisation succincte de la dégradation accompagnée d'une illustration.
Causes probables: Sans constituer une liste exhaustive, les causes indiquées sont les plus plausibles et les plus fréquentes que l'on peut associer à la dégradation.
Evolutions possibles: On passera en revue les différents stades de la dégradation et celles qui peuvent en résulter.
Remèdes: On donnera les solutions préventives et/ou curatives préconisées pour lutter contre la dégradation.
3.1. Les déformations
Les déformations sont des dépressions ou ondulations de la route qui prennent généralement naissance dans le corps de chaussée ou dans le sol support et qui se manifestent sur la couche de roulement. On les différencie suivant leur forme et leur localisation.
Dans cette famille, on distingue : les affaissements, les ornières, les bourrelets et plus rarement les tôles ondulées.
3.1.1. Les affaissements Description :
Ce sont des dépressions très prononcées et souvent assez étendues, localisées soit en rive (Affaissements de rives) ou en pleine largeur de la chaussée (Affaissements hors rives). Ces derniers prennent le nom de flaches lorsqu'ils présentent une forme arrondie.
Photo 3. 1 : Schématisation d'un affaissement Causes probables :
Sous dimensionnement du corps de chaussée,
Tassements différentiels,
Défaut de mise en œuvre
drainage insuffisant
chaussée non butée en rive
Présence de matériaux inadéquats ou mal compactés.
Zone de déblai argileux ou secteurs marécageux.
Affouillement ou assèchement du sol support (milieu urbain).
Pour les flaches, les causes probables sont :
Insuffisance en un point du corps de chaussée ou du sol support.
Stabilité insuffisante du revêtement
Evolutions possibles :
Formation de bourrelets, de fissures et faïençage par infiltration d’eau ;
Désenrobage ;
Rupture de la chaussée en saison des pluies.
Remèdes :
Les principales solutions préconisées sont:
le déflachage (pour les affaissements de moins de 5 cm) ;
la réfection localisée du corps de chaussée (pour les affaissements de plus de 5 cm) ;
réalisation d’un tapis en enrobé drainant ou d’un enduit superficiel ;
Remarque : il faut étudier également les possibilités d'amélioration du système de drainage ou d'imperméabilisation des accotements, ce qui peut contribuer à éviter les pertes de portance du corps de chaussée dues à l'accumulation des eaux.
3.1.2. Les ornières Description :
Ce sont des affaissements localisés apparaissant sous le passage des véhicules et pouvant affecter, soit la couche de roulement, soit le corps de chaussée.
Photo 3. 2 : Schématisation d'une ornière Causes probables :
Stabilité insuffisante du revêtement (bitume trop mou par temps chaud ; enrobé trop faible pour bien résister au trafic lourd) ;
Compactage insuffisant de l’enrobé lors de la mise en place (post compactage) ;
Usure de l’enrobé en surface (abrasion) ;
Vieillissement (accumulation des déformations permanentes) ;
Compactage insuffisant dans les couches granulaires ;
Mauvais drainage des eaux de l’assise entrainant une perte de portance ;
Sous dimensionnement du corps de chaussée.
Evolutions possibles :
Idem que pour les affaissements.
Remèdes :
Les principales techniques d'entretien sont le reprofilage dans les ornières avec des matériaux bitumineux (orniérage inférieur à 5 cm) et le rechargement (orniérage supérieur à 5 cm). On peut également recourir au déflachage ou à la réfection localisée avec enrobé à froid pour la réparation des ornières.
3.1.3. Les bourrelets Description :
Ce sont des déplacements horizontaux du revêtement, créant un renflement allongé de la surface de la chaussée dans la direction du trafic. Ils sont généralement accompagnés d'ornières.
Photo 3. 3 : Schématisation d'un bourrelet Causes probables :
Ces causes sont les mêmes que dans le cas des ornières mais nous pouvons ajouter :
Matériaux de mauvaise qualité;
Qualité inadéquate du revêtement bitumineux ;
Manque de liaison entre le revêtement bitumineux et la couche sous-jacente.
Evolutions possibles :
L'évolution des bourrelets est identique à celle des ornières, comme celle des ornières avec les affaissements. Mais on peut noter une extrusion de matériaux sous l'effet de la déformation.
Remèdes :
Comme pour les flaches, les solutions préconisées sont: le déflachage (pour les bourrelets de faibles hauteurs) et la réfection localisée (pour les bourrelets de fortes hauteurs).
3.1.4. La tôle ondulée Description :
C’est une suite d’ondulations de faible longueur d’onde et perpendiculaire à l’axe de la chaussée.
Causes probables :
Défauts de profilage de la couche de base
Manque de stabilité des enrobés (enrobés trop épais)
Action mécanique due au trafic Evolutions possibles :
Les fissures, le faïençage et les arrachements sont les désordres qui peuvent survenir de l’évolution de la tôle ondulée.
Remèdes :
La reprise de la couche de surface par la réalisation d’un enduit superficiel ou d’un tapis en enrobé et éventuellement le reprofilage de la couche de base, suffisent généralement pour venir à bout de la tôle ondulée.
3.2. Les fissurations
Les fissurations sont des fentes de degré plus ou moins important de la route qui affectent la couche de roulement et même tout ou partie du corps de chaussée. On distinguera les fissures longitudinales, les fissures transversales et le faïençage.
3.2.1. Les fissures longitudinales et transversales Description :
Petites cassures du revêtement avec ou sans rupture du corps de chaussée, intéressant toute ou partie de la chaussée. Elles apparaissent soit longitudinalement ou transversalement à l’axe de la chaussée.
Suivant la cause et le mode d'apparition, on distinguera les fissures de retrait, les fissures de joints et les fissures de fatigue.
Photo 3. 4 : Fissure longitudinale dans la bande de roulement Pk 20+200 Causes probables :
Le retrait dû à la prise de l'assise traitée aux liants hydrauliques sous l'effet des variations de température ; la fissure remonte au travers de la couche de surface ;
Vieillissement du revêtement ;
Epaisseur insuffisante de la chaussée ;
Un défaut de mise en œuvre de la couche de roulement : par exemple une mauvaise adhésion entre bandes du revêtement au cours de l’opération qui consiste à répandre le matériau bitumineux, causant ainsi des fissures de joint ;
Mauvaise construction du joint longitudinal entre deux bandes d'enrobés ;
Mauvaise qualité des matériaux, notamment les bitumes trop durs (cassure précoce).
Evolutions possibles :
Les fissures transversales apparaissent soit directement en pleine largeur, soit au droit du passage des roues des véhicules pour s'étendre sur la totalité du profil en travers. Leur largeur,
de même que leur profondeur peuvent par conséquent augmenter avec le temps. D'abord fines, ces fissures peuvent se ramifier avec épaufrement des lèvres et évoluent vers le faïençage.
Les fissures longitudinales quant à elle, évoluent vers une épaufrure des bords de fissure favorisant la pénétration de l'eau, une ramification puis un dédoublement de la fissure avec ouverture des lèvres liée au départ de matériaux en bord de fissure. L'évolution aboutit à un faïençage à mailles fines, à un orniérage et des nids de poules lorsque les fissures sont dues à une résistance insuffisante des matériaux d'assise.
En résumé, les fissures évoluent vers un faïençage et si aucune mesure de réparation n’est prise, cela conduit à une destruction localisée ou générale de la chaussée.
Remèdes :
Les solutions préconisées sont :
Le colmatage des fissures (pour les fissures superficielles) ;
L’imperméabilisation localisée du revêtement ;
La réfection localisée si le corps de chaussée est atteint ;
La réalisation d’un tapis en enrobés ou enduits superficiels.
D’autres solutions peuvent être employées notamment celles relatives aux techniques anti- remontées des fissures. Il s’agit de :
Interposition d’un enrobé fin
Interposition d’un géotextile
Interposition d’une membrane
Remarque : Pour décider d’une technique anti-fissure une des premières questions à se poser est toujours de se demander si son efficacité est plus satisfaisante que celle d’une surépaisseur de béton bitumineux réalisée pour le même coût et de considérer l’apport de chacune des solutions vis-à-vis du comportement global de la structure.
3.2.2. Le faïençage Description :
Réseaux maillés de fissures plus ou moins larges au niveau de la surface de roulement. Les mailles peuvent apparaitre sous forme circulaire ou polygonale communément appelée « peau de crocodile ».
Photo 3. 5 : Faïençage dans la bande de roulement Pk 27+500 Causes probables :
Fatigue du revêtement ;
Sous dimensionnement du corps de chaussée ;
Mauvaise mise en œuvre (Non accrochage de la couche de roulement sur la couche de base) ;
Evolution des fissures longitudinale et transversale.
Evolutions possibles :
Si aucune opération d'entretien n'est effectuée, les zones faïencées s’étendent et les mailles deviennent plus serrées. Le faïençage évolue alors vers un départ de matériaux (arrachement) entrainant la formation de pelades ou encore de nids de poule. Une destruction localisée ou généralisée de la chaussée peut survenir à terme.
Remèdes :
Dans le cas où le corps de chaussée n'est pas affecté, les solutions préconisées sont la réalisation d'un enduit superficiel ou d’un tapis en enrobés; ce qui permettra de rétablir
l'imperméabilité de la couche de surface. On peut aussi enlever toute la couche de roulement et procéder à la mise en œuvre d'une couche d'enrobé à chaud (après couche d'accrochage).
En revanche, dans le cas où l’assise de la chaussée est affectée, il faut procéder à une reprise en profondeur de la partie concernée.
3.3. Les arrachements
Ce sont des phénomènes de rupture d'adhésion entre éléments ou parties de la route suivie généralement de leur disparition. Ce type de dégradations n'affecte que la couche de roulement au début de son apparition mais peut s'aggraver en affectant les couches sous- jacentes au revêtement. On distingue les désordres suivants : le désenrobage, le plumage, le peignage, la pelade, les nids de poule et les dentelles de rives.
3.3.1. Le désenrobage, le plumage et le peignage Description :
Il s'agit de trois phénomènes extrêmement liés pour être traités séparément. Le désenrobage est une disparition du liant enveloppant les granulats du revêtement. En d’autres termes, c’est une érosion du mastic et perte des gros granulats en surface produisant par conséquent une détérioration progressive du revêtement. Sous l’action conjuguée du climat et du trafic, on assiste à un arrachement des gravillons du revêtement rendant ainsi la surface de roulement rugueuse : c'est le plumage. Quant au peignage, il s'agit aussi d'un arrachement des gravillons du revêtement mais cet arrachement s’effectue suivant des lignes parallèles à l'axe de la chaussée.
Photo 3. 6 : Schématisation du plumage Photo 3. 7 : Schématisation du peignage
Causes probables :
Sous-dosage du bitume ;
Mauvaise adhésivité liant-granulat ;
Utilisation de granulats hydrophiles ou bitumophobes ;
Vieillissement du liant ;
Mise en œuvre dans des conditions météorologiques défavorables ;
Compactage insuffisant de la couche de roulement ;
Usure du revêtement par trafic intense ;
Ouverture précoce à la circulation du chantier.
Evolutions possibles :
Si aucune opération d'entretien n'est effectuée, le désenrobage évolue et on assiste alors à un arrachement des gravillons et une ruine du revêtement. Le plumage et le peignage évoluent et on note une apparition des nids de poule.
Remèdes :
La solution préconisée est la méthode dite des emplois partiels. Elle permet de traiter aussi bien les plumages que les peignages. Elle consiste, après délimitation et balayage de la zone à traiter, à deux options au choix :
L'imperméabilisation qui est réalisée avec une émulsion à froid ou du bitume fluidifié à chaud après avoir appliqué une couche d'accrochage. On répand ensuite des gravillons (classe 6/l0) jusqu'à une couverture complète. Enfin, à l'aide d'un petit compacteur, on fait pénétrer les gravillons dans le bitume.
L'application d'enrobé qui consiste à appliquer sur la zone à réparer du bitume fluidifié à chaud ou une émulsion de bitume afin de constituer une couche d'accrochage. On répand ensuite de l'enrobé fin à froid (constitué de gravillons inférieurs à 6 mm) sur la surface à traiter et on compacte à l'aide d'un petit compacteur vibrant ou une dame à la main.
D'autres solutions consistent en l'application d'un enduit superficiel ou d'un coulis bitumineux.
3.3.2. La pelade Description :
Il s'agit d'un décollement par plaques plus ou moins grandes du revêtement.
Photo 3. 8 : Pelade dans une zone faïencée Pk 22+850 Causes probables :
Mauvaise adhérence de la couche de surface (ex. : manque de liant d’accrochage, incompatibilité chimique, saleté entre les couches, présence d'eau à l'interface…) ;
Epaisseur insuffisante de la couche de surface ;
Chaussée fortement sollicitée par le trafic.
Evolution du faïençage Evolution possibles :
Comme le plumage et le peignage, la pelade évolue vers un arrachement progressif de la couche de surface qui conduit à terme à sa ruine. Elle s'accompagne aussi d'une altération de l'uni. Elle aboutit enfin vers des nids de poule si elle n'est pas traitée à temps.
Remèdes :
Lorsque les surfaces concernées ne sont pas importantes, l'entretien consiste en un bouchage aux enrobés adaptés, précédé d'une couche d'accrochage à l'émulsion. Cependant, si la dégradation se généralise, on procédera par reprofilage en enrobé à chaud avec toujours une couche d'accrochage. Une autre solution consiste en l'application d'enduits superficiels.
