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Choix des équipements de terrassement et  facteurs relatifs à la production méthodes de terrassement

 

2.1 Méthodes de terrassement et facteurs relatifs à la production

2.2 Les pousseurs

2.3 Les pelles hydrauliques

2.4 Les chargeuses

2.5 Les décapeuses

2.6 Les niveleuses

2.7 Les camions

2.8 Les compacteurs

2.9 Les paveuses

 

 

1. Les pousseurs

Les pousseurs ou bouteurs appelés communément « bulldo-zer »,  peuvent servir à plusieurs opérations de terrassement.

Les pousseurs sont utilisés pour le décapage et l’essouchement, pour le refoulement du déblai, pour le réga-lage initial des remblais et finalement pour assister les déca-peuses « scraper » lors de leur chargement.

Les pousseurs peuvent également défoncer les rocs friables grâce à leurs dents défonceuses « ripper » montées sur à l’arrière de leur chassie. Toutefois, c’est lors des opérations de décapage et de refoulement que le pousseur est le plus souvent utilisé. Son cycle se production est composé de quatre étapes; pous-sée de refoulement avant, inversion de marche, recul et in-version de marche.

La production d’un pousseur se calcule à partir de la formule suivante :

Production horaire =           Temps effectif de travail par heure ÷ Durée du cycle x volumes de refoulement

2. Les pelles hydrauliques

Les pelles hydrauliques sont munies de bras articulés et de godets permutables qui permet-tent l’excavation dans des sols de nature va-riée. Le plus souvent, les pelles hydrauliques réalisent des travaux d’excavation en mode «    rétro (backhoe) » pour des excavations sous le niveau du dessous de la base de la pelle.

Il existe deux types de pelles hydrauliques, les pelles sur roues utilisées sur des sols ayant une bonne capacité portante. Pour les sols de faibles capacités portantes, le cas le plus cou-rant, on utilisera la pelle hydraulique sur che-nille.

Vu leur plus grande mobilité, les pelles sur roues ont un rendement légèrement supérieur (+/- 15%) à celui des pelles sur chenilles.

 

L’utilisation  des  pelles  hydraulique  en  mode «    frontal (front shovel) » se fait surtout lorsque l’excavation se réalise au-dessus de la base de la pelle. Le haut de la pelle hydraulique est monté sur un plateau qui lui permet d’effectuer des ro-tations complètes à 360°.

Pour maximiser la production de la pelle, on organise le chantier de manière à minimiser l’angle de rotation nécessaire pour le chargement des camions. Une bonne organisation de chantier devrait permettre le chargement des camions avec une rotation de 90°. La durée du cycle d’une pelle hydraulique varie selon plusieurs paramètres comme l’habileté de l’opérateur, l’angle de rotation et la nature du sol excavé. En pratique, on utilise pour une pelle hy-draulique sur chenille exécutant une rotation de 90°, les valeurs suivantes :

Sols légers (granulaire) : 0,35 minute

Sols ordinaires (terres organiques) : 0,40 minute

Sols compacts (sols argileux) et blocs de roc : 0,45 minute

 

La nature du sol à excaver a également une incidence sur le volume de remplissage du godet. Pour les sols granulaires, le godet sera rempli à 100% de sa capacité. Pour les sols argileux et organiques, le godet sera rempli à environ 95%. Tandis que pour les débris ro-cheux et les blocs de rocher, il le sera respectivement d’environ 85% et 70%.

 

3. Les chargeuses

 

Tout comme les pelles hydrauliques, les chargeuses ser-vent lors du remplissage des bennes des camions le plus souvent avec des matériaux granulaires de remblai comme la pierre concassée tirée des carrières ou encore le sable et gravier extrait des bancs d’emprunt. Compte tenu de leur morphologie et leur faible rendement, les chargeuses sont peu utilisées comme engins d’excavation dans les sols lourds et cohérents.

 

Les chargeuses sont disponibles sur roues (pneus) ou sur chenilles. Les chargeuses sur roues récentes sont constituées de deux parties articulées au-tour d’un pivot et leurs roues sont fixes.

 

Les chargeuses sur roues sont de loin plus per-formantes (130 à 150%) que les chargeuses sur chenilles.

Tout comme les pelles hydrauliques, le cycle des char-geuses sur roues varie selon la nature du matériau à charger. Les valeurs suivantes sont souvent utilisées :

 

Sols légers (granulaire) : 0,40 minute

Sols ordinaires (terres organiques) : 0,45 minute

Sols compacts (sols argileux) : 0,50 minute

Blocs de roc ou débris rocheux: 0,60 minute

 

Pour une chargeuse donnée, il existe plusieurs modèles de godet. Le choix d’un modèle varie selon la masse volumique du matériau à charger et les spécifications techniques du manufacturier. Le facteur de remplis-sage du godet varie selon la nature du matériau à charger. Les valeurs courantes des fac-teurs de remplissage sont :

 

Matériaux foisonnés : 100%

Terre ordinaire : 95%

Terre compacte : 85%

Roc bien dynamité : 75%

Blocs de rochers : 60%

 

 

4. Les décapeuses

 

Les décapeuses sont des engins de terrassement utilisées lorsque le sol à déblayer est pulvérulent également lorsque les volumes de déblai sont importants et les distances à parcourir relativement courtes (moins de 5 kms). Les décapeuses se chargent d’elle-même en se déplaçant et en abaissant une lame qui permet au sol de se loger dans leur benne. Certains modèles de décapeuse sont munis d’un deuxième moteur placé vis-à-vis des roues arrière de la benne afin d’augmenter la

 

puissance motrice lors de la phase de chargement. Dans certaines conditions de travail, les décapeuses peuvent nécessiter une poussée additionnelle lors de la phase de chargement. Cette poussée additionnelle est donnée par un ou deux pousseurs « bulldozer ». Tout comme les camions, la charge utile des décapeuses est limitée par le volume de leur benne et leur capacité structurale et mécanique. Les décapeuses sont des véhicules hors route.

 

La durée du cycle des décapeuses se calcule en additionnant les temps de transport entre les points de chargement/déchargement et les temps fixes pour le chargement, le déchar-gement, les manœuvres de virages et d’accélérations/le freinage. Les temps fixes sont tri-butaires d’une part, des conditions générales au chantier (organisation, météo, densité du trafic chantier, nécessité d’utilisation de pousseurs) et d’autre part, de la vitesse moyenne de transport.

Pour établir approximativement la durée des temps fixes, on peut se servir du tableau sui-vant⁶ :

 

	DURÉE DES TEMPS FIXES
CONDITIONS			(MIN.)
GÉNÉRALES AU	VITESSE MOYENNE (KM/H)
CHANTIER
	10@15	15@25			25 et
					plus
Favorables	1,5	1,8			2,2
Moyennes	1,9	2,3			3,0
Défavorables	2,6	3,0			4,0

 

 

5.  Les niveleuses

 

 

Les niveleuses sont utilisées à plu-sieurs fins comme le déneigement, le régalage primaire et l’épandage. Toutefois, son application la plus utile lors de travaux de terrassement en chantier routier demeure le profi-lage des sections de remblai, des fossés et des talus. Ces opérations de profilage nécessitent plusieurs passes.

 

 L’exploitation efficace des niveleuses requiert beaucoup d’adresse et d’expérience de la part de l’opérateur. La nive-leuse est un des engins de chantiers les plus difficiles à manœuvrer lors des opérations de profilage. Aussi pour des raisons de productivité, le responsable de l’organisation de chantier devrait se soucier d’affecter aux niveleuses les opérateurs les plus chevronnés.

 

Les niveleuses sont munies de transmission qui compte plusieurs rapports en marche avant et plusieurs rapports en marche arrière. Cela permet à l’opérateur de sélectionner le meilleur rapport compte tenu de la délicatesse du profilage à réaliser. Un opérateur expé-rimenté sera en mesure de déterminer la longueur optimale des passes en considérant plu-sieurs paramètres dont la nature du matériau, la sécurité, et l’organisation du chantier. La valeur idéale de la distance de chacune des passes se situe normalement entre 75 et 250m.

 

6. Les camions

 

Il existe deux catégories de camions, les camions pour la circulation en réseau routier normal qui possèdent 6, 10 ou 12 roues et les camions hors routes « off road » dont les dimensions et leur poids ne leur permettent pas de circuler sur les chemins publics. On re-trouve les camions hors routes surtout pour l’exploitation de carrières ou de mines. Les camions 6, 10 ou 12 roues sont fréquemment utilisées sur les chantiers de terrassement de construction civile.

 

Les camions ont une seule fonction lors des opérations de terrassement, transporter les matériaux de déblai ou de remblais. La production des camions est tributaire des condi-tions de chantier, de la grandeur de leur benne, de leur capacité de chargement, des temps fixes, de leur vitesse et des distances à parcourir.

 

Les temps fixes comprennent la durée prévue pour les virages, les accélérations, le dé-chargement et la mise en place sous la pelle ou la chargeuse pour chacun des cycles du camion. Les temps fixes peuvent s’estimer à l’aide du tableau suivant :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		DURÉE DES TEMPS FIXES (MIN.)
	NOTE : 20 À 30% DE CE TEMPS FIXE EST ATTRIBUABLE À LA MISE EN PLACE DU CAMION SOUS
		L’ÉQUIPEMENT DE CHARGEMENT
CONDITIONS
GÉNÉRALES
AU CHANTIER
	Camions 10 roues			Camions
		Camions		hors route
		remorque
Favorables	0,45	1,2		2,2
Moyennes	0,9	1,8		4,5
Défavorables	2,0	2,5		8,4

 

 

Pour déterminer le nombre de camions requis pour desservir une chargeuse ou une pelle mécanique, il faut faire le rapport entre la durée du cycle du camion et le temps requis pour le charger . Les chargeuses et les pelles hydrauliques sont des équipements qui con-ditionnement souvent le rendement d’un chantier de terrassement. L’arrêt ou le ralentis-sement de ces engins appelés « équipement critique » se traduit par un ralentissement de la productivité globale d’un chantier. Il faut donc que les équipements complémentaires comme les camions, les compacteurs, les pousseurs soient en quantité suffisante pour que la pelle ou la chargeuse ne soit jamais en situation d’attente. Ainsi, lorsque le nombre de camions est inférieur à 7, on complète jusqu’à l’unité supérieure. Lorsque le nombre de camions varie entre 7 et 13, on complète jusqu’à l’unité supérieure et on ajoute un ca-mion. Finalement, pour des cas plus rares, lorsque le nombre de camions dépasse 13, il faut compléter à l’unité près et ajouter 2 camions.

 

 

7. Les compacteurs

 

Les compacteurs servent à stabiliser les sols en diminuant la quantité de vides à l’intérieur de ceux-ci. Il existe trois principes de compaction, la compaction par chocs, par vibration et par roulage. La compaction par chocs est utilisée là où la zone à compacter est res-treinte. On réalise la compaction par chocs à l’aide de dame mécanique appelée aussi «Jump Jack ». La compaction de zones restreintes se réalise également à l’aide de plaque vibrante mécanisée.

 

La compaction par vibration est surtout utilisée pour les sols pulvérulents (granulaires) comme les sables, les graviers et les pierres concassées. La présence d’une certaine quan-tité d’eau (optimum proctor) sur les particules de matériaux granulaires facilite la com-paction. La compaction par roulage est utilisée pour les sols cohérents et les matériaux liés (mélanges bitumineux et bétons spéciaux à affaissement nul).

 

Il existe une panoplie de type de compacteurs adaptés à des travaux de compaction dé-terminés. Le plus courant pour les travaux de construction routière est le compacteur à rouleaux lisses et vibrants. La vibration pouvant être activée ou désactivée par l’opérateur.

 

 

Les compacteurs sur rouleaux lisses en acier sont des engins assez faciles à opérer. L’expérience de l’opérateur est utile lors du jugement de l’atteinte du compactage requis qui se situe habituellement dans les devis, à environ 95% de l’optimum proctor. L'efficacité du compactage diminue drastiquement lorsque l'épais-seur de la couche à compacter dépasse une limite dictée par les caractéristiques du sol et du compacteur. Les épaisseurs foisonnées maximales d'efficacité varient généralement entre 225 et 350mm. L'épaisseur foison-née d'une fondation routière peut-être estimée en pre-nant l'épaisseur compactée fois le pourcentage de foi-sonnement.

 

Le rendement d’un compacteur est conditionné par sa vitesse, l’épaisseur de la couche de matériaux ou de sol, du nombre de passes requises pour atteindre la compaction voulue. On détermine la production horaire d’un compacteur à l’aide de la formule suivante :

 

Production horaire (m³/h) = La x Vmoy. x Ep x Fo ÷ Np

 

où

 

La : Largeur des rouleaux du compacteur en mètre

Vmoy. : Vitesse moyenne de déplacement en kilomètre par heure

Ep : Épaisseur des couches en millimètre

 

Fo : Facteur d’opération qui prend en compte l’inversion de marche, la superposition des passes, l’attente. La valeur de 70% est souvent utilisée pour les compacteurs à rouleaux lisses et vibrants.

 

Np : Nombre de passes requises