Carte technologique pour le terrassement mécanisé en fouille

Le processus technologique est conçu pour la réalisation d'une fouille de dimensions en plan de 37,41×17,17 m et d'une profondeur de projet de 2,5 m pour la construction d'un bâtiment en briques de 5 étages avec des dimensions entre axes de 32,1×12 m. Le volume total de sol excavé dans la fouille est de 1464,08 m³. Parmi eux, 369,63 m³ sont stockés dans un dépôt temporaire pour le remblayage ultérieur (en tenant compte d'un coefficient de foisonnement résiduel de 1,07), et l'excédent de 1094,45 m³ doit être évacué hors du chantier.

Les travaux sont effectués dans des conditions climatiques difficiles : la température extérieure de calcul atteint -34 °C, la profondeur normative de gel du sol est de 1,70 m. La fondation repose sur un limon lourd ayant les caractéristiques physico-mécaniques suivantes : densité à l'état naturel — 1800 kg/m³, angle de talus naturel — 63°. La pente de projet des talus pour ce type de sol jusqu'à 3 m de profondeur est fixée à 1:0,5. Le coefficient de foisonnement initial du sol dans le godet de la pelle est de 1,2.

Pour assurer un cycle continu, les travaux sont réalisés en régime de deux postes. Le projet prévoit l'aménagement d'une rampe d'accès d'une largeur en fond de 3 m avec des coefficients de talutage calculés. La surface optimale des fondations à la base est de 427,43 m², ce qui nécessite une préparation minutieuse du fond de fouille et le respect des tolérances normatives lors du nettoyage final.

1Mur porteur extérieur, positionné sur le périmètre du bâtiment, assurant le support structurel et l'enveloppe.

2Cloison intérieure non porteuse, séparant les espaces au sein d'un logement, positionnée le long de l'axe B.

3Ouverture de porte intérieure, permettant l'accès entre les pièces adjacentes ou les couloirs.

4Ouverture de fenêtre dans le mur extérieur, permettant l'éclairage naturel et la ventilation, positionnée sur la façade du bâtiment.

5Ouverture de fenêtre dans le mur extérieur, permettant l'éclairage naturel et la ventilation, positionnée sur la façade du bâtiment.

6Ouverture de porte intérieure, permettant l'accès à une cage d'escalier ou à un couloir.

7Cloison intérieure non porteuse, séparant des zones fonctionnelles spécifiques, éventuellement une salle de bains ou un espace utilitaire.

8Espace intérieur, éventuellement une zone de vie ou une chambre, défini par les murs porteurs et les cloisons environnants.

9Ouverture de fenêtre dans le mur extérieur, permettant l'éclairage naturel et la ventilation, positionnée sur la façade du bâtiment.

10Cloison intérieure non porteuse, séparant les espaces au sein d'un logement.

11Mur porteur extérieur, positionné sur le périmètre du bâtiment, assurant le support structurel et l'enveloppe.

12Cloison intérieure non porteuse, séparant les espaces au sein d'un logement, positionnée près de l'axe central.

1. Analyse de la documentation de projet et précision des propriétés physico-mécaniques des sols selon les données des études géologiques.
2. Détermination des volumes de terrassement : déblais, remblais, évacuation des excédents.
3. Calcul des paramètres des dépôts temporaires : pour le stockage de 369,63 m³ de terres, un dépôt de 74,82 m de long, 3,5 m de haut et 3,45 m de large est formé.
4. Approbation du plan de circulation des engins de terrassement et de transport sur le chantier.

Avant le début du cycle principal d'excavation, le chantier de construction doit être entièrement préparé conformément au plan d'installation de chantier approuvé. Dans un premier temps, on procède au débroussaillage du terrain, au décapage de la terre végétale avec son stockage séparé, ainsi qu'au nivellement vertical préliminaire du site dans la zone d'implantation du bâtiment. Une étape cruciale est la mise en place d'un système de drainage de surface pour éviter le détrempage des sols d'assise pendant l'exécution des travaux.

Le service topographique effectue l'implantation des axes du bâtiment sur le terrain, en les fixant par des chaises d'implantation en dehors de la zone d'emprise des travaux de terrassement (à au moins 3 à 5 mètres de la crête de la fouille). Le traçage des contours de la fouille en crête et en fond est réalisé en tenant compte de la pente des talus (1:0,5) et des dimensions de la rampe d'accès. Tous les repères topographiques doivent être soigneusement protégés contre les dommages causés par les engins de chantier.

Pour le fonctionnement ininterrompu des camions, des voies d'accès temporaires sont aménagées. Les itinéraires des véhicules sont calculés sur la base d'une vitesse moyenne de 22 km/h pour une distance de transport de 3 km. Le dépôt temporaire de sol destiné au remblayage est disposé strictement le long des grands côtés de la fouille, en dehors du prisme de glissement, en respectant les dimensions calculées (section du dépôt, hauteur 3,5 m).

2Crête supérieure du talus de la fouille sur le côté supérieur

3Pied du talus de la fouille sur le côté inférieur

4Talus sur le côté gauche de la fouille

5Talus sur le côté droit de la fouille, adjacent à la rampe d'accès

6Rampe d'accès inclinée menant dans la fouille, marquée avec un angle de descente de 30°

7Point d'angle indiquant la transition entre le talus supérieur et la rampe d'accès

8Point d'angle définissant l'extrémité inférieure droite de la base de la fouille principale

1. Préparation technique du site : débroussaillage, décapage de la terre végétale, nivellement.
2. Mise en place de systèmes de drainage temporaires (fossés de crête, drains).
3. Implantation topographique instrumentale du contour des déblais avec fixation des repères.
4. Aménagement de routes temporaires sur le chantier et de zones de manœuvre pour les véhicules.
5. Formation de zones de stockage pour les terres de remblai en dehors du prisme de glissement.

L'excavation principale est réalisée par une pelle hydraulique sur chenilles équipée d'une benne rétro d'une capacité de godet de 0,65 m³. L'excavation s'effectue en deux passes frontales. Pour ce type d'équipement, le rayon de coupe maximal au niveau du stationnement est de 9,1 m, et la profondeur de creusement maximale est de 6 m. Le rayon de coupe optimal est fixé à 8,19 m. Le pas d'avancement de la pelle est calculé comme 0,75 de la longueur du balancier et s'élève à 2-2,25 m.

Le chargement des terres excavées est effectué dans des camions-bennes d'une capacité de charge de 10 t. Le remplissage de la benne d'un camion nécessite le chargement de 10 godets de terre, avec une durée de cycle de travail de la pelle de 27 secondes et un coefficient de remplissage du godet de 0,8. Le cycle de transport comprend les manœuvres (1,25 min), la mise en place pour le chargement (0,3 min) et le déchargement (1,6 min). Sur la base du calcul du temps de trajet (y compris un parcours de 3 km dans chaque sens), le nombre optimal de camions-bennes est déterminé pour assurer le fonctionnement continu de la pelle sans temps mort.

Une exigence technologique critique est de ne pas perturber la structure naturelle du sol à la base des fondations. Par conséquent, l'excavation mécanisée est réalisée en laissant une surépaisseur de protection de 0,15 m (le volume de cette couche pour ce projet est de 64,11 m³). Le nettoyage final du fond de fouille jusqu'aux cotes de projet est effectué par un bouteur (d'une puissance d'au moins 58,8 kW) et manuellement juste avant la réalisation des fondations. La terre provenant du nettoyage est repoussée par le bouteur vers l'extrémité de la fouille, d'où elle est reprise par la pelle.

1Ligne 1 : Tâche planifiée de manière intermittente sur l'ensemble des trois jours, se déroulant pendant des heures spécifiques dans les postes 1 et 2.

2Ligne 2 : Tâche planifiée de manière intermittente sur l'ensemble des trois jours, reflétant le calendrier de la tâche de la Ligne 1.

3Ligne 3 : Tâche planifiée brièvement le jour 3, poste 1, spécifiquement au cours de la 7ème heure.

4Ligne 4 : Tâche planifiée brièvement le jour 3, poste 1, spécifiquement au cours de la 7ème heure.

5Ligne 5 : Tâche planifiée en continu du jour 3, poste 1, heure 8 jusqu'à la fin du jour 3, poste 2, heure 8.

15Valeur indiquant une quantité, durée ou métrique spécifique liée aux tâches planifiées, située au centre au-dessus des lignes de tâches principales.

1. Positionnement de la pelle sur le front de taille, marquage de la largeur de la première passe frontale (jusqu'à 10 m en crête).
2. Excavation du limon avec déchargement dans la benne du camion (10 godets par véhicule) ou en dépôt temporaire.
3. Contrôle de la profondeur d'excavation par des piges en laissant une couche de protection d'une épaisseur de 0,15 m.
4. Déplacement régulier de la pelle sur l'axe de la passe avec un pas de 2 à 2,25 m.
5. Décapage de la surépaisseur par le bouteur et finition manuelle du fond de fouille juste avant le coulage ou le montage des fondations.

Avec une température extérieure de calcul de -34 °C et une profondeur de gel normative de 1,70 m, l'excavation de limons lourds nécessite l'application de technologies spéciales. Étant donné que le front de taille gèle à partir du sommet, du talus et de la face frontale, l'excavation des sols gelés s'effectue selon des schémas spécialisés : le long de la couche gelée, transversalement, en sous-cavage (en commençant sous la couche gelée) ou selon un angle par rapport au talus du front de taille. La profondeur maximale de gel autorisée pour l'excavation sans décompactage préalable est calculée individuellement et dépend de la capacité du godet et de la catégorie du sol.

En cas de dépassement de la profondeur de gel autorisée, un décompactage préalable est appliqué. La méthode mécanique la plus efficace est l'utilisation de brise-roches hydrauliques montés sur la pelle. L'excavation est réalisée par couches successives de 40 à 60 cm d'épaisseur. Le rendement de cette opération varie de 5 à 25 m³/h selon l'énergie de frappe du brise-roche. Pour une profondeur de gel supérieure à 0,8 m, il est conseillé d'utiliser la méthode de forage et de dynamitage avec des charges en trous de mine ou en fentes. Dans ce cas, la fouille est divisée en trois zones de travail : travaux de dynamitage, zone de sécurité et zone d'excavation du sol décompacté.

À titre de mesure préventive pour protéger le sol du gel avant le début des températures négatives, un labourage par rippers à une profondeur de 30-35 cm suivi d'un hersage sur 15-20 cm est appliqué. La présence d'une couche meuble et d'une couverture neigeuse retarde le début du gel jusqu'à 1,5 mois. Le brassage profond par la pelle sur une profondeur de 1,3 à 1,5 m peut prolonger la période d'excavation de sol non gelé de 1 à 2 mois et réduire la profondeur totale de gel de près de la moitié.

1. Évaluation de la profondeur réelle de gel du sol sur le site (sondage, puits d'essai).
2. Pour une profondeur allant jusqu'à 0,4-0,5 m : excavation directe en utilisant la méthode de creusement « en sous-cavage ».
3. Pour une profondeur > 0,5 m : décompactage par couches au brise-roche hydraulique sur des épaisseurs de 40 à 60 cm.
4. Extraction du sol gelé décompacté à l'aide de la pelle et chargement dans les véhicules de transport.
5. Protection du fond de fouille exposé contre le gel avec des matelas isolants ou de la neige meuble jusqu'au début des travaux de bétonnage.

La qualité des travaux de terrassement est soumise à un contrôle opérationnel continu par les chefs de chantier, les conducteurs de travaux et le service topographique. L'objectif principal est de vérifier la conformité des paramètres géométriques des déblais aux données du projet et de préserver la portance des sols de fondation. L'inspection visuelle de l'implantation de la fouille en plan est effectuée en permanence, tandis que le contrôle aux instruments se fait pendant l'excavation et à son achèvement.

Des tolérances strictes (selon les normes de construction internationales) réglementent la qualité de la réception : les écarts par rapport aux cotes de projet du fond et des crêtes ne doivent pas dépasser ±0,05 m. L'écart de la pente longitudinale spécifiée est autorisé dans une limite de ±0,0005. Il est catégoriquement interdit de rétrécir le contour de projet (réduction de la distance entre l'axe et la crête) et d'augmenter la pente des talus au-delà de la valeur de projet (1:0,5), car cela entraîne un risque d'effondrement des parois.

À la fin de l'excavation, le laboratoire géotechnique du chantier est sollicité pour évaluer les propriétés physico-mécaniques des sols de fondation mis à nu (confirmation de la densité de 1800 kg/m³, de l'humidité naturelle, de l'absence de lentilles de sols mous). En cas de non-conformités ou de surprofondeurs accidentelles, elles doivent être comblées avec du béton de propreté (classe C8/10 ou C12/15) ou un matériau sable-gravier compacté. Les résultats du levé topographique du fond de fouille font l'objet d'un plan de récolement et d'un procès-verbal de réception des travaux cachés.

1Godet de pelle rempli de sol excavé, manœuvrant au-dessus de la benne du camion pour transférer le matériau directement dans un camion-benne KamAZ-5511 en vue de son évacuation hors site

2Pelle hydraulique sur chenilles (modèle EO-4321), positionnée sur la surface de sol stable à la cote -0,400, fonctionnant comme principal engin de terrassement pour l'excavation de la tranchée

3Dépôt conique de déblais (stockage des terres excavées), d'une hauteur de 3450 mm avec un rayon de base de 3500 mm, positionné en toute sécurité avec un retrait (risberme) minimum de 1000 mm par rapport à la crête de la tranchée pour prévenir une rupture structurelle du talus

4Fouille/tranchée de fondation principale excavée, d'une profondeur totale de 2,5 m (cote de fond -2,900), présentant une largeur en fond de 14670 mm et des talus latéraux inclinés à 1:0,5 pour assurer la stabilité des terres

5Niveau du terrain naturel existant (cote de travail), établi à -0,400, servant de plate-forme opérationnelle principale pour les engins lourds et l'installation de chantier

1. Contrôle quotidien des cotes d'excavation par le conducteur de la pelle et le chef de chantier à l'aide d'un niveau optique.
2. Réalisation d'un levé topographique de récolement du fond et des talus après l'excavation brute.
3. Prélèvement d'échantillons de sol en laboratoire au fond de la fouille pour confirmer la portance définie par le projet.
4. Enregistrement des écarts limites (tolérance de hauteur ±50 mm, pentes ±0,0005).
5. Établissement du procès-verbal de réception des travaux cachés et remise du front de travail aux équipes de fondation.

L'exécution des travaux de terrassement est classée comme un travail à haut risque. Avant le début de l'excavation à proximité des réseaux souterrains existants, un permis de travail approuvé par les entreprises exploitantes est établi. Dans les zones traversées par des câbles sous tension ou des conduites de gaz, les travaux sont menés exclusivement sous la surveillance des représentants des services concernés. L'utilisation d'équipements mécanisés dans les zones de protection est strictement réglementée.

Pour prévenir l'effondrement des talus et assurer la sécurité des travailleurs, les terres extraites de la fouille (y compris le dépôt temporaire de remblai) doivent être stockées à une distance d'au moins 0,5 mètre de la crête de l'excavation. Il est strictement interdit d'excaver le sol par la méthode de « sous-cavage » (formation d'encorbellements). Tous les blocs de pierre, gros rochers ou détachements de terre détectés sur les talus doivent être immédiatement retirés en les faisant glisser vers le fond.

L'organisation des postes de travail nécessite la mise en place d'accès sécurisés à la fouille (escaliers d'une largeur minimale de 0,75 m avec garde-corps tous les 25 m de périmètre). Les points de croisement des tranchées par le personnel sont équipés de passerelles avec éclairage nocturne. Le chargement de la terre dans les camions-bennes par la pelle doit se faire uniquement par l'arrière ou par le côté de la benne ; le passage du godet au-dessus de la cabine du conducteur est formellement interdit. Le conducteur doit quitter la cabine pendant le chargement si celle-ci n'est pas équipée d'une visière de protection spéciale.

1. Balisage par des panneaux et sondage manuel des zones de passage des réseaux souterrains existants.
2. Mise en place de clôtures sur le périmètre de la fouille et installation de passerelles/escaliers.
3. Assurer le contrôle du stockage des terres et de la circulation des engins (à au moins 0,5 m de la crête d'effondrement).
4. Inspection régulière des talus pour détecter l'apparition de fissures de cisaillement, particulièrement après des précipitations ou le dégel.
5. Respect du règlement de chargement : signaux sonores, positionnement du godet sur le côté ou à l'arrière de la benne du camion.