4. La campagne de sondages

4.1. La campagne au quotidien

Reconnaissance géotechnique pour la réalisation de la piste 4.

Ces travaux ont duré tout le mois de juin. Ils étaient menés par le laboratoire de GTM dont le représentant sur le chantier est Monsieur Nicolas Ménard.

Comme début juin, le plus gros travail pour la piste 4 consistait à élaborer les plannings et à définir la synoptique du mouvement des terres, j'ai été affecté dans cette phase préparatoire à la reconnaissance géotechnique du chantier. J'ai alors assisté Monsieur Nicolas Ménard dans la campagne de sondage.

Nous étions donc les premiers avec les géomètres à intervenir sur l'axe de la future piste et sur les différentes zones d'emprunts de limon ou de marne.

Nous allions mener une campagne de sondages qui devait donner une idée représentative des matériaux que nous allions "bouger", notamment vis-à-vis de l'état hydrique, des quantités et d'éventuels traitements.

Ainsi à partir d'un levé topographique des différentes zones de sondage, nous établissions un maillage carré de 100 m et un maillage triangulaire de 70 m. Pour chaque zone nous n'avions plus qu'à implanter des piquets de sondage sur lesquels nous reportions SP (pour sondage pelle) suivi d'un numéro en vue d'identifications et de repérages ultérieurs.

Dans un premier temps nous avons sondé l'emprunt RD212. Il s'agit d'un stock de limon qui se trouve au nord-est de l'aéroport en bout de piste 1. Nous travaillions sous les avions qui décollaient et atterrissaient de façon continue. Seul le Concorde nous dérangeait réellement, mais le spectacle était magnifique...

Sur cet emprunt nous côtoyions des archéologues qui avait déjà bien remué le terrain. Ils avaient réalisé une série de tranchées parallèles de 1 m de profondeur, y plaçant de part et d'autre limon et terre végétale.

Nous avons implanté les piquets de sondage en chaînant les carrés de 100 m et les intersections de diagonales. Le travail préliminaire sur les levés topographiques nous permettait de connaître le nombre de sondages et de choisir le meilleur maillage. L'implantation n'était pas un exercice de topographie mais nous la menions de la façon la plus conforme à ce que nous avions décidé. Une équipe de topographes venait, une fois notre travail terminé, lever nos piquets de sondage d'une façon très précise à l'aide d'un GPS.

L'emprunt de limon était à l'entière disposition des archéologues. Nous avons dû obtenir l'accord et l'autorisation d'ADP pour pouvoir entrer sur le site. Nous agissions avec les archéologues avec la plus grande diplomatie. C'est ainsi que nous leur avons soumis le levé topographique de nos intentions des sondages. Nous avons pu mener la majorité de nos sondages avec leur consentement. Nous avons dû en déplacer certains. Ils ont également voulu assister au creusement de quelques sondages car la profondeur à laquelle nous descendions les surprenait. Nous percions complètement la couche de limon, nous arrêtions le sondage dès que nous atteignons la couche de marne. Ceci se traduisait par l'apparition de nodules blancs dans les derniers godets à environ 5 m de profondeur et aussi par le fait que la couche de marne était plus dure à percer.

Pour réaliser ces sondages, une pelle CAT 317 avec chauffeur de SOCEMAT (filiale de RAZEL spécialisée dans la location de matériel) était à notre entière disposition. Il nous fallait environ vingt-cinq minutes pour réaliser un sondage, quand celui-ci ne présentait aucune difficulté (fouille stable, matériaux homogènes). Nous notions toutes les informations pour réaliser les coupes de sondages de l'emprunt. Les épaisseurs de chaque couche étaient mesurées (TV et limon pour cet emprunt). La pelle prenait soin de placer ses godets dans l'ordre où elle les sortait, de telle sorte que nous puissions faire nos prélèvements tous les mètres et que les matériaux se retrouvent à leur place initiale une fois le trou rebouché. C'est un souci de qualité qui nous obligeait à veiller à ce que le pelleteur s'attarde réellement à remettre correctement les matériaux en place. C'est une méthode qui prit toute son importance dans les emprunts de marne où la nature des matériaux et leur état hydrique changeaient tous les mètres. Il n'était alors pas opportun de créer des cheminées de marne ou des poches isolées de matériaux disparates.

Pour chaque sondage un prélèvement de quelques kilos était fait tous les mètres. Je remplissais les sacs à l'aide d'une cuillère de prélèvement et je portais dans un carnet toutes les observations concernant le sondage : nature des matériaux rencontrés, plasticité, épaisseur des couches, nombre de sacs. Sur chaque sac l'identification était double. A l'extérieur, je portais au feutre indélébile les renseignements suivants : le numéro de sondage, le chantier et la profondeur du prélèvement (par exemple : SP155 ADP Lot 14X 1,20/2,20). Mais les frottements et l'humidité faisaient parfois disparaître ces informations. Ainsi je complétais ce repérage, complété des essais à réaliser par une étiquette plastifiée placée à l'intérieur du sac.

L'épaisseur moyenne de la couche de limon était de 4,50m et par la suite nous menions les sondages au moins jusqu'à cette profondeur. Ceci faisait donc quatre sacs par sondage. En une journée je réalisais environ quinze sondages et tous les soirs,  je devais remettre ces sacs au laboratoire de GTM à Fleurines, près de Senlis. L'équipe du laboratoire a pu me présenter le matériel dont elle disposait et m'a expliqué les essais que nous lui commandions. J'ai déjà par ailleurs réalisé ces essais en travaux pratiques de géotechnique au laboratoire de l'école.

Dans un premier temps, j'ai assisté Nicolas Ménard dans les sondages,très rapidement, il m'a confié la responsabilité de leur réalisation. Il venait pour me guider lorsque nous abordions un nouveau site pour me présenter les matériaux qui le constituaient et généralement nous implantions les piquets de sondage ensemble.

La campagne de sondage pris très vite une autre tournure car, plus qu'une simple reconnaissance géotechnique des futurs sites du chantier, elle était devenue une véritable quête du limon. En effet la couche de forme de la piste est en limon traité et le seul emprunt de limon qui ait été mis à notre disposition par le Maître d'Oeuvre se trouve séparé du futur chantier. Le seul lien avec le site est la départementale.

Comme le spécifie le CCTP, l'emprunt de limon "nécessite d'emprunter des routes publiques pour l'acheminement des matériaux vers le chantier. Une attention toute particulière sera apportée à la conservation des routes en bon état de propreté et donc à l'utilisation des moyens de lavage des engins de transport”. Ceci implique l'utilisation de semi- remorques ou de 6x4 qui montrent leur limites sur les pistes de chantier. La découverte de limon dans les emprunts qu'il nous était permis de sonder puis d'utiliser, nous permettrait, en fonction des quantités trouvées de proposer au client une variante. Il serait assurément plus intéressant de limiter les distances de transport et de diminuer le trafic routier.

Les premiers sondages que j'ai réalisés en bout de piste 1 se trouvaient sur un terrain vierge, ce qui expliquait la présence des archéologues et la qualité des matériaux rencontrés. Aussi quand j'ai attaqué l'emprunt de marne du dépôt du VOR, j'étais surpris des matériaux que j'ai pu trouver. Ce dépôt avait sans doute été constitué lors de la construction des aérogares.

Les matériaux étaient alors très disparates et un prélèvement tous les mètres s'imposait. Les marnes prenaient différentes couleurs (blanc, jaunâtre, verdâtre, gris voire bleu). Ces matériaux étaient si plastiques qu'il me fallait remplir les sacs à la main. La cuillère de prélèvement restait collée dans les tas, j'étais obligé de rompre les mottes pour constituer des échantillons représentatifs.

Il m'arrivait de sortir des blocs de béton armé, des aciers ou des drains du dépôt du VOR. Les autres dépôts de marne étaient plus sains mais je trouvais des blocs de calcaire allant parfois jusqu'à deux mètres de diamètre. Toutes ces informations étaient soigneusement reportées dans le carnet d'observations et j'en faisais part au conducteur de travaux et au chef du laboratoire.

Il fallait trouver du limon, pour cela nous nous adaptions à l'environnement dans lequel nous nous trouvions. Pour le dépôt du VOR, les matériaux avaient été rapportés et il fallait s'assurer que le limon avait été prélevé en dessous. Comme la flèche de la pelle 317 ne nous permettait pas de descendre au-delà de 5m, je demandais au pelleteur d'enterrer son engin. Il réalisait une barquette dans laquelle descendait la pelle. Nous pouvions ainsi atteindre des profondeurs de sondage plus intéressantes pour ainsi retrouver parfois l'ancien niveau du terrain naturel. Ce niveau se repérait facilement par une fine couche de terre végétale à la couleur noire et à l'odeur de matières organiques.

Cette recherche de limon n'a jamais abouti dans les emprunts de marne que nous étions autorisés de sonder. Peut-être que l'utilisation de moyens plus performants (comme l'utilisation d'une tarière ou la consultation de l'historique des mouvements de terre auprès des services de l'ADP) nous permettrait de trouver du limon sous certains emprunts de marne.

J'ai ensuite sondé différents emprunts de marne le long de l'axe de la future piste. Ceux-ci étaient plus sains par leur état hydrique. Les sondages étaient menés jusqu'aux limites de la pelle, c'est-à-dire jusqu'à cinq mètres de profondeur. La configuration du terrain ne nous aurait pas permis de percer cette couche de marne. C'est la raison pour laquelle nous avons réalisé des sondages en pied de talus  (comme l'indique le schéma) afin de pouvoir émettre quelques hypothèses par interpolation pour les couches plus profondes.

4.2. La sécurité dans la réalisation des sondages

Les règles de sécurité m'ont été indiquées par l'encadrement, elles sont indispensables sur chantier, y compris pour une campagne de sondages géotechniques, elles relèvent également du bon-sens.A titre d'exemple,les principales règles de sécurité observées par le chauffeur de pelle et par moi même lors de cette campagne de sondage sont évoquées ci-après :
Je portais des chaussures de sécurité qui me protégeaient des différents blocs que nous rencontrions, j'étais très vigilant aux mouvements de la pelle et me tenant hors de la zone d'évolution de l'engin, je restais toujours visible pour le pelleteur. Lorsque je devais m'approcher de la pelle, je me dirigeais toujours vers la cabine. Je restais généralement face à la pelle, du coté cabine sur le front de la fouille pour observer les matériaux. Cette partie de la fouille est la plus stable, les flancs s'effondrant parfois lorsque le sol est trop humide. Le pelleteur plaçait ses godets à sa droite et lorsque je désirais faire un prélèvement, sur ma demande, il plaçait un échantillon sur sa gauche en bout de balancier. Ainsi je ne risquais pas d'être heurté par la pelle lors de ses rotations de travail. Pour toutes les mesures que je devais faire, je prévenais par signe le pelleteur qui alors arrêtait son engin. Je pouvais dérouler mon mètre-ruban en toute sécurité.

La pelle CAT 317 est une pelle à chenilles, ce qui lui accorde une très grande stabilité et une grande portance pour travailler sur des sols meubles ou boueux. Certaines règles de sécurité spécifiques à la pelle m'ont été présentées par le chauffeur. Notamment, lorsqu'il doit réaliser une fouille, il place les barbotins sur l'arrière de telle sorte que les commandes de déplacement ne soient pas inversées. Ainsi si la pelle est amenée à rapidement reculer ou avancer, le pelleteur pourra faire  confiance à ses réflexes et les commandes suivront dans le sens voulu. De plus le chauffeur n'avait qu'une personne à surveiller, il n'y avait aucun risque qu'une personne se trouve dans la zone d'évolution de la pelle. En effet les accès aux emprunts étaient réglementés et nous étions les seuls à y travailler. Le fait d'avoir eu le même chauffeur pendant un mois me permettait de lui faire confiance. Il savait ce que nous faisions et comprenait parfaitement mes signes. Enfin lorsqu'il arrêtait l'engin, il posait le bras de la pelle au sol.

4.3. Reconnaissance géotechnique. Objectif qualité.

Nous allions travailler avec un terrain initialement méconnu et des matériaux dont les caractéristiques mécaniques évoluent dans le temps et l'espace. Grâce à la campagne de sondage, l'entreprise pourrait anticiper et réagir rapidement en fonction des matériaux rencontrés sans interruption de chantier.

L'interprétation des résultats du laboratoire devait nous permettre de classer les matériaux rencontrés sur le site suivant des critères géotechniques. Nous pourrions par la suite établir les règles d'extraction, de mise en remblai, de traitement et de compactage propre au lot 14X de l'aéroport de Roissy.

La campagne de sondage limite les incertitudes et permet d'appréhender à peu près la composition des différents emprunts projetés. Lorsque seront mises en oeuvre les grandes phases de terrassement, une optimisation du choix des matériaux pourra s'opérer et les matériels adaptés seront retenus. Les sondages constituent une phase essentielle de la préparation d'un chantier de terrassement.

4.4. Les essais réalisés

4.4.1. La qualité dans la réalisation

Le travail se fait sur la base d'une structure organisationnelle précise et en utilisant le matériel approprié. Le personnel responsable s'appuie sur des procédures formalisées rassemblées dans le Manuel Qualité et dans le Plan d'Assurance Qualité.

Les essais sont réalisés en respectant des modes opératoires normalisés ou parfaitement décrits ou reconnus. Pour cela, le personnel est compétent et a été formé techniquement. Le matériel est étalonné et entretenu. A la réception du matériel sur le chantier, certains éléments ont été déclarés non-conformes et par conséquent ont été écartés.

Le laboratoire doit pouvoir assurer la relation sans équivoque entre l'échantillon et l'essai, et justifier les résultats en se fondant sur une traçabilité de toutes les étapes ayant conduit au résultat final. Enfin le degré d'incertitude doit être apporté au résultat pour qu'il soit estimé correct.

Une telle démarche rassure le client qui à tout moment doit pouvoir recevoir les explications souhaitées sur l'origine d'un résultat ou d'une décision.

De plus les essais réalisés étaient demandés par ADP, notre client et étaient spécifiés par le CCTP au titre de l'étude géotechnique préliminaire.

4.4.2. La teneur en eau

Référence normative : NF P 94-050 Septembre 1995

La perte d'eau d'un échantillon de matériau est provoquée par étuvage. Les masses de l'échantillon et de l'eau évaporée sont mesurées par pesage.

L'échantillon de matériau est pesé, puis placé dans une étuve. Une fois la dessiccation réalisée, l'échantillon est pesé de nouveau. Les deux pesées donnent par différence la masse d'eau évaporée.

Les résultats de cet essai conduisent à exprimer :

* La teneur en eau pondérale d'un matériau (w) : rapport de la masse de l'eau évaporée lors de l'étuvage (m_w) sur la masse des grains solides (m_d), exprimé en pourcentage.  w=m_w /m_d
* La teneur en eau naturelle (w_nat) d'un matériau : teneur en eau déterminée lorsque les conditions de prélèvement sur le site, de transport et de conservation de l'échantillon n'ont entraîné aucune modification de celle-ci. C'est le résultat que nous attendions de la part du laboratoire. Toutes les conditions étaient requises. Dès leur prélèvement sur le site les matériaux étaient placés dans des sacs en plastique hermétiquement scellés, puis le soir même transportés au laboratoire de Fleurines qui les stockait dans des conditions de non-évaporation.
Cet essai permet d'obtenir l'un des paramètres fondamentaux de l'identification et du comportement des sols (en se référant par la suite au G.T.R.).

4.4.3. L'Indice de Portance Immédiat

Référence normative : NF P 94-078 Décembre 1992.

Il s'agit par cet essai de caractériser par un indice conventionnel le comportement en résistance de poinçonnement d'un sol préparé dans les conditions de compactage de l'essai Proctor. La résistance à l'enfoncement du poinçon cylindrique à vitesse constante est comparée à celle d'un matériau de référence (grave concassée).

La comparaison des résistances s'effectue en deux enfoncements caractéristiques (2,5mm et 5mm). C'est la plus grande des deux valeurs qui est retenue.

Effort de pénétration à 2,5 mm d'enfoncement (en kN) _{x 100}
                                    13,5

 Effort de pénétration à 5 mm d'enfoncement (en kN)   _{x 100}
                                      20

Les valeurs de 13,5 et 20 kN sont respectivement les forces provoquant l'enfoncement du piston de 2,5 et 5mm sur le matériau de référence.

La circulation sur chaussée ou directement sur les sols de plate-forme soumet les différentes couches et notamment l'arase supérieure des terrassements à des efforts de poinçonnement. Cette résistance provient essentiellement :
* de la qualité intrinsèque du matériau, de sa nature
* des conditions de mise en oeuvre, teneur en eau et compacité
* de la présence ou non de liants
* de la surcharge
Cet essai permet de préciser l'identification des sols et d'apprécier la traficabilité de plate-formes soumises aux circulations de chantier.

4.5. Découverte des matériaux et mise en pratique de la théorie

La campagne de sondage m'a permis d'aborder le terrassement par l'intervention sur les matériaux mis en oeuvre. J'ai en effet pu les voir, les sentir et les palper. Ce fut aussi la meilleure approche du chantier, car je savais précisément où se trouvaient les matériaux qui allaient être utilisés. Durant ce mois de juin la pression n'était pas encore celle que j'ai connue plus tard sur le chantier de la boucle K car nous n'étions pas dans la chaîne productive avec ses délais, d'autant que le chantier de la piste 4 était suspendu. Ainsi, le chef du laboratoire, Nicolas Ménard était à mon écoute et répondait à toutes mes questions sur le suivi d'un chantier de terrassement par un laboratoire de géotechnique. Ce fut pour moi un fort enrichissement et j'ai ainsi reçu une très bonne présentation technique et scientifique du terrassement.