Sondages et essais – Etudes de sol

Géologie / Géotechnique - Instrumentation

Laboratoire - Expertises

24 rue Geespelt

L-3378 LIVANGE

Tél. : 20 60 01 28 32

Contact@cg-lux.lu

Diffusion :

1 exemplaire par courrier et mail à BR PARTNERS SA, Monsieur RECOUVREUR

BR PARTNERS SA

SANDWEILER

21 rue Principale

Construction d’une Résidence

Sondages et essais de sol

RAPPORT D'ETUDE GEOTECHNIQUE

N° Affaire : Année N° Ordre Livange, le

14 mai 2018 L 18 063

F. FILIPE F. FILIPE 23

Nom Nom Première diffusion

Etabli par Vérifié par Nombre de feuilles Modifications - Observations

Compétence Géotechnique LUXEMBOURG

Sàr

l au

cap

ital

de

12 5

00 €

- R

C L

uxem

bourg

B

15720 –

TV

A :

LU

244471

77

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SOMMAIRE

I - MISSION ................................................................................................................... 3

II - PROJET .................................................................................................................... 3

III - ETUDE GEOTECHNIQUE ........................................................................................... 4

3.1 METHODE DE TRAVAIL ........................................................................................... 4 3.2 RESULTATS ET INTERPRETATION ........................................................................... 5

3.2.1 LE SITE ................................................................................................................ 5 3.2.2 NATURE DU SOL ................................................................................................. 5 3.2.3 L'EAU DANS LE SOL ............................................................................................ 6 3.2.4 CARACTERISTIQUES MECANIQUES .................................................................... 7

IV - FONDATIONS DE LA STRUCTURE DE LA RESIDENCE ................................................. 8

4.1 NIVEAU D’ASSISE.................................................................................................... 8 4.2 JUSTIFICATION VIS-A-VIS DU POINCONNEMENT ................................................... 9 4.3 TASSEMENT PREVISIBLE....................................................................................... 10 4.4 PRECAUTIONS DE MISE EN ŒUVRE ..................................................................... 10 4.5 PROTECTION CONTRE LE GEL ............................................................................... 11 4.6 CONSTANTE D’ELASTICITE DU SOL KV .................................................................. 11

V – LE PROBLEME DE L’EAU DANS LE SOL .................................................................... 12

VI – TERRASSEMENTS ................................................................................................. 14

CONCLUSIONS ..................................................................................................................... 15

PLAN D’IMPLANTATION DES SONDAGES ..................................................................... 16 COTE REPERE LOCALE + 100,0 ..................................................................................... 17 EXTRAIT CARTE TOPOGRAPHIQUE .............................................................................. 18

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I - MISSION

A la demande de BR PARTNERS SA, notre société a réalisé 4 sondages avec essais de sol

au pressiomètre, à l’emplacement envisagé pour la construction d’une résidence 21 rue

Principale à Sandweiler.

Notre mission consistait en une étude d’avant projet géotechnique.

➢ Elle est réalisée au stade de l’avant-projet de la maîtrise d’œuvre et s’appuie

obligatoirement sur des données géotechniques adaptées.

➢ Définir si besoin un programme d’investigations géotechniques spécifique, le

réaliser ou en assurer le suivi technique, en exploiter les résultats.

➢ Fournir un rapport donnant les hypothèses géotechniques à prendre en compte au

stade de l’avant-projet, les principes de construction envisageables (terrassements,

soutènements, pentes et talus, fondations, assises des dallages et voiries,

améliorations de sols, dispositions générales vis-à-vis des nappes et des

avoisinants), une ébauche dimensionnelle par type d’ouvrage géotechnique et la

pertinence d’application de la méthode observationnelle pour une meilleure

maîtrise des risques géotechniques.

II - PROJET

Le projet consiste en la construction d’une résidence de type R+4, sur un niveau de sous-

sol.

Localement, des niveaux parklift en R-2 seront prévus.

Actuellement le calage altimétrique du sous-sol n’est pas finalisé.

Dans ces conditions, nous considérerons dans le présent rapport un sous-sol à la cote locale

de + 97,0 avec comme cote repère locale + 100,0 une plaque carrée sur le trottoir devant le

numéro 19 A de la rue.

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III - ETUDE GEOTECHNIQUE

3.1 METHODE DE TRAVAIL

Nous avons procédé à l’exécution de 4 sondages de reconnaissance descendus à la

profondeur de 10 mètres par rapport à la surface topographique.

Notés CG1 à CG4, leur implantation est reportée sur le plan annexé.

Les sondages ont été forés en Ø 63 mm à la tarière mécanique hélicoïdale continue et

terminée au taillant à l’eau diamètre 64 mm après refus.

Des échantillons remaniés représentatifs des différentes couches traversées ont été prélevés

au fur et à mesure de l’avancement pour leur identification géologique ; leur résistance a

été mesurée au moyen d’essais au pressiomètre.

Faute de référence topographique précise, les têtes de sondages ont été nivelées par nos

soins en prenant comme repère une plaque carrée sur le trottoir devant le numéro 19 A de

la rue (Altitude locale de + 100,0). Ce point de référence local est reporté sur la

photographie annexée.

Ces altitudes locales sont inscrites sur les feuilles de sondages annexées.

La coupe géologique de chacun des sondages et les résultats des essais sont joints sur les

feuilles placées en annexe.

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3.2 RESULTATS ET INTERPRETATION

3.2.1 LE SITE

Il s’agit actuellement d’un terrain sur lequel existent des bâtiments devant être démolis.

Nous notons la présence de nombreux réseaux dans le trottoir longeant le terrain.

3.2.2 NATURE DU SOL

Les 4 sondages de reconnaissance ont permis de distinguer les formations ci-après, de haut

en bas :

◼ Couche 1 :

- des remblais composés de béton bitumineux gris noir, sables gris, de laitier et de

limons sableux grisâtres à fragments de briques, jusqu’aux profondeurs et cotes locales

suivantes :

CG

n°

Prof.

(m)

Cote locale

(m)

1 0,4 + 98,1

2 0,4 + 99,8

3 1,3 + 99,6

Ces surépaisseurs de remblais (couche 1) seront plus importantes au droit des

bâtiments à démolir.

◼ Couche 2 :

- des argiles silteuses à marneuses brunes, kaki et grises à passages calcaires, jusqu’aux

profondeurs et cotes locales suivantes :

CG

n°

Prof.

(m)

Cote locale

(m)

1 0,8 + 97,7

2 2,2 + 98,0

3 3,0 + 97,9

4 2,2 + 98,2

Ces argiles (couche 2) sont recouvertes de quelques décimètres de terre végétale en CG4.

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◼ Couche 3 :

- le substratum altéré composé de marnes argileuses grises à gris-bleu et de calcaires

en bancs gris.

◼ Couche 4 :

- le substratum sain composé de marnes et calcaires gris puis de grès rocheux jaunâtre

à beige, à partir des profondeurs et cotes locales suivantes :

CG

n°

Prof.

(m)

Cote locale

(m)

1 3,0 + 95,5

2 5,4 + 94,8

3 3,0 + 97,9

4 5,6 + 94,8

3.2.3 L'EAU DANS LE SOL

Il n’a pas été rencontré d’eau dans le sol au droit de nos sondages lors de nos investigations

les 7 et 8 mai 2018.

Cependant, la découverte de circulations de type sources est à prévoir lors des

terrassements.

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3.2.4 CARACTERISTIQUES MECANIQUES

Les caractéristiques mécaniques mesurées au moyen d’essais au pressiomètre s’avèrent :

◼ Couche 1 :

- Moyennes dans les remblais avec un module pressiométrique (Em) de 7,8 MPa, et une

pression limite effective (Pl*) de 0,58 MPa.

◼ Couche 2 :

- Faibles à moyennes dans les argiles avec un module pressiométrique (Em) compris entre

5,5 et 14,4 MPa, et une pression limite effective (Pl*) comprise entre 0,41 et 1,27 MPa.

◼ Couche 3 :

- Moyennes à bonnes dans le substratum altéré avec un module pressiométrique (Em)

compris entre 9,8 et 86,1 MPa, et une pression limite effective (Pl*) comprise entre 0,98

et 6,0 MPa.

◼ Couche 4 :

- Très bonnes dans le substratum sain avec un module pressiométrique (Em) compris

entre 106,7 et + de 200 MPa, et une pression limite effective (Pl*) comprise entre 5,58 et

+ de 8,41 MPa.

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IV - FONDATIONS DE LA STRUCTURE DE LA RESIDENCE

De l'analyse des résultats des sondages et des essais présentés plus haut, il ressort

principalement la présence d’une fine couche de remblais (couche 1) surmontant

directement des argiles (couche 2).

Plus profond, les sondages font apparaître le substratum de marnes altérées à passages

calcaires (couche 3) et sain de marnes et calcaire puis de grès durs et rocheux (couche 4).

Il est évidemment exclut de se poser sur les remblais (couche 1) hétérogènes par définition.

Eu égard au niveau du sous-sol prévu à la cote locale d’environ + 97,0, le fond de fouille

atteindra le substratum altéré (couche 3) ou sain (couche 4).

Dans ces conditions, il est possible d’envisager un mode de fondation de type RADIER

général assis dans le substratum altéré (couche 3) et/ou sain (couche 4).

4.1 NIVEAU D’ASSISE

Le radier sera assis dans le substratum altéré (couche 3) et/ou sain (couche 4), par

l'intermédiaire d'un massif de substitution compacté pour le rendre incompressible ou en

gros béton coulé pleine fouille.

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4.2 JUSTIFICATION VIS-A-VIS DU POINCONNEMENT

En appliquant la Norme d’Application Nationale de l’Eurocode 7 (Norme NF P 94-261)

"Fondations superficielles", la contrainte de calcul qnet associée à la résistance nette du

terrain est déterminée à partir de la relation suivante :

qnet = Kp Ple* iδ iβ

Ple* : la pression limite nette équivalente au niveau d’assise retenu = 0,98 MPa en CG1

Kp : facteur de portance pressiométrique (fonction des dimensions de la fondation) = 0,8

iδ : coefficient de réduction de portance lié à l’inclinaison du chargement = 1

iβ : coefficient de portance lié à la proximité d’un talus de pente β = 1

Les valeurs de calcul de la résistance nette du terrain en terme de contrainte aux ELU et

aux ELS pour une fondation uniformément chargée s’écriront :

σR;d = qnet / (γ R;d;v γ R;v)

σR;d(ELU) = 0,45 MPa

σR;d(ELS) = 0,3 MPa

Avec γ R;d;v = 1,2 et γ R;v = 1,4 aux ELU et γ R;d;v = 1,2 et γ R;v = 2,3 aux ELS

Notes : 0,1 MPa = 1 bar = 1 daN/cm² = 100 kPa = 10 T/m² = 100 kN/m² = 0,1 MN/m²

En considérant un bâtiment de type R+4 avec un niveau de sous-sol, la pression moyenne

"p" exercée sur le sol par la fondation sous E.L.S. est estimée en première approche à :

pELS = 0,08 MPa (à vérifier par le B.E.T.)

La comparaison entre "pELS" et "qELS" montre que la stabilité est assurée.

Il appartient au B.E.T. et/ou aux concepteurs, de vérifier si la condition qELS pELS est

vérifiée, sachant que pELS est la pression moyenne exercée sur le sol par la fondation.

Note : 0,1 MPa = 1 bar = 1 daN/cm² = 100 kPa = 10 T/m² = 100 kN/m²

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4.3 TASSEMENT PREVISIBLE

Les tassements totaux W ont été calculés par la méthode pressiométrique L. MENARD en

considérant un radier d’environ 30 x 35 mètres.

Les tassements sont regroupés dans le tableau ci-après au droit du sondage CG1 :

PELS

(kPa)

W

(cm)

70 0,4

80 0,4

90 0,5

100 0,5

Ces tassements sont a priori admissibles pour la future résidence; ils sont soumis à

l’appréciation du Bureau d'Etudes de Génie Civil qui rigidifiera le radier en conséquence.

4.4 PRECAUTIONS DE MISE EN ŒUVRE

a) Réalisation d’un massif de substitution en matériaux granulaires :

Si le massif de substitution n’est pas réalisé en gros béton coulé pleine fouille, le radier

sera mis sur les terrassements en respectant les modalités de réalisation suivantes :

1. Décapage de la terre végétale,

2. Purge et substitution de la totalité des remblais (couche 1), des argiles (couche 2),

des éventuelles poches médiocres, et des sols détériorés par les engins de terrassement,

ou par les eaux de pluie,

3. Cloutage par incorporation par compactage, et jusqu'au refus, d'éléments durs et

inertes 50/200 mm, c’est la meilleure solution pour obtenir l’effet de "couche

enclume",

4. Mise en place d’une couche de forme de 30 cm d’épaisseur minimale en grave non

traitée compactée à 95 % de l'Optimum Proctor Modifié (O.P.M.) ou en matériaux

d'apports locaux.

5. Contrôle de la couche de forme, à l'aide d'essais de plaque. La valeur minimale du

coefficient de réaction K (Westergaard) devra être de 50 MPa/m, soit 5 bar/cm, du

module EV2 de 60 MPa avec un rapport EV2/EV1 2,5. Ces essais à la plaque devront

être réalisés par notre société Compétence Géotechnique, sachant que dans le cas contraire,

notre société ne peut être engagée sur une quelconque responsabilité vis-à-vis de la

bonne portance de ces remblais de reconstitution de sol.

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b) Réalisation d’un massif de substitution en gros béton :

La méthodologie de réalisation du massif sera la suivante :

1. Travaux hors périodes pluvieuses.

2. Décapage de la terre végétale.

3. Purge et substitution de la totalité des remblais (couche 1), des argiles (couche 2),

des éventuelles poches médiocres, et des sols détériorés par les engins de terrassement,

ou par les eaux de pluie.

4. Pré terrassements pleine masse à 20 cm au dessus du niveau dessous radier.

5. Réalisation des terrassements définitifs au godet lisse avec coulage du béton

immédiatement après terrassement. Tous sols détériorés par les engins de terrassement

ou par les eaux de pluie seront immédiatement purgés avant coulage du massif de

substitution.

6. Mise en place d’un massif en gros béton de 10 cm d’épaisseur directement sur les sols

fraîchement terrassés.

4.5 PROTECTION CONTRE LE GEL

Du fait de la profondeur du sous-sol prévu, la protection contre le gel qui nécessite une

profondeur minimale d’assise de 0,8 mètre sera automatiquement assurée.

4.6 CONSTANTE D’ELASTICITE DU SOL kv

Il s’exprime par la formule générale : kv = sol / Tassement total à long terme W

avec : W = tassement en mètre = 0,4 x 10-2 m

kv = coefficient de réaction vertical du sol en kN/m3

sol = contrainte effective moyenne appliquée en kN/m² = 80 kN/m²

D’où kv = 20 MN/m3

1 kN/m3 = 10-3 MN/m3

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V – LE PROBLEME DE L’EAU DANS LE SOL

Il n’a pas été rencontré d’eau dans le sol au droit de nos sondages lors de nos investigations

les 7 et 8 mai 2018.

Cependant, la découverte de circulations de type sources est à prévoir lors des

terrassements.

En phase chantier, d’un drainage soigné du fond de forme sera à prévoir.

Une mauvaise maîtrise des eaux en phase chantier entraînera une forte dégradation du fond

de forme pouvant engendrer des purges complémentaires voire un changement de mode de

fondations.

En phase définitive, il sera nécessaire de protéger les parties enterrées du projet (murs de

soutènement arrières, etc.) contre les eaux infiltrées qui circulent de façon anarchique dans

les terrains superficiels, par un système de drainage périphérique collectant ces eaux et les

évacuant vers un exutoire existant ou à construire, fiable et pérenne. En l’absence

d’exutoire, au moins deux pompes de relevage seront prévues.

Si la réalisation d’un drainage périphérique n’est pas envisagée, le cuvelage du sous-

sol et le traitement aux sous-pressions du radier seront à prévoir.

De même, le massif de substitution en matériaux granulaire sous radier sera traité en

tapis drainant relié au drainage périphérique pour assurer une bonne évacuation des

eaux de circulations.

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Des dispositifs constructifs empêchant l’humidité de remonter dans les structures seront

prévus ; par exemple, une barrière ou membrane d’étanchéité est nécessaire à la base des

murs et sous le dallage pour éviter les remontées capillaires.

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VI – TERRASSEMENTS

Les terrassements nécessitera l’emploi d’un Brise Roche Hydraulique ou d’une fraise

hydraulique de chantier pour le terrassement des couche dures dans les remblais

(couche 1), le passage des bancs calcaires dans le substratum altéré (couche 3) et

l’extraction du substratum sain (couche 4).

Les talus de chantier seront dressés avec une pente maximale de :

• 2 vertical pour 3 horizontal dans les remblais (couche 1) et les argiles (couche 2),

• 1 vertical pour 1 horizontal dans le substratum altéré (couche 3),

• vertical dans le substratum sain (couche 4).

Ces talus seront protégés par un polyane des intempéries.

En cas de découvertes de sources, ces dernières seront immédiatement captées, drainées et

évacuées des talus pour éviter leur déstabilisation.

Aucune surcharge ne sera mise en place en tête de talus pour éviter leur

déstabilisation à moins de justification du géotechnicien.

En cas de réalisation de soutènement, ces derniers seront calculés par une Bureau d’étude

spécialisé, de manière à reprendre les poussées des sols au cours de l’excavation ainsi que

celles des avoisinants.

Il sera également nécessaire de prévoir des surcharges en tête de paroi, occasionnées par le

stockage de matériel, d’engins de chantier, de baraquements et par la circulation sur la rue.

En l’absence de mesure spécifique In Situ ou en laboratoire, la paroi sera calculée en

considérant les hypothèses de sol ci-après :

Nature

Couche n°

Poids

spécifique

(kN/m3)

Court terme Long terme

i

en degré

ci

en kPa ’

en degré

c’

en kPa

Remblais 1 19 30 0 30 0

Argiles 2 20 5 25 17 6

Substratum altéré 3 21 15 60 25 15

Substratum sain 4 22 25 250 25 250

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CONCLUSIONS

Les 4 sondages ont reconnu :

Couche 1 : des remblais jusqu’à la profondeur de 0,4 mètre en CG1 (+ 98,1) et CG2

(+ 99,8) et 1,3 mètre et CG3 (+ 99,6),

Couche 2 : des argiles jusqu’à la profondeur de 0,8 mètre en CG1 (+ 97,7) et 3,0 mètres

en CG3 (+ 97,9),

Couche 3 : le substratum altéré de marnes argileuses compactes à passages de

bancs calcaires,

Couche 4 : le substratum sain de marnes et calcaires puis de grès durs rocheux à

partir de 3,0 mètres en CG1 (+ 95,5) et CG3 (+ 97,9) et 5,6 mètres en CG4

(+ 94,8),

Il n’a pas été rencontré d’eau dans le sol au droit de nos sondages lors de nos investigations

les 7 et 8 mai 2018.

Cependant, la découverte de circulations de type sources est à prévoir lors des

terrassements.

La résidence sera fondée sur RADIER général assis dans le substratum altéré (couche

3) et/ou sain (couche 4) à la cote locale maximale du sous-sol d’environ + 97,0, par

l'intermédiaire d'un massif de substitution compacté pour le rendre incompressible ou en

gros béton coulé pleine fouille.

Ce radier sera dimensionné sur la base de la valeur de calcul de la résistance nette du

substratum altéré (couche 3) en terme de contrainte aux ELS σR;d de 3 daN/cm² (30 T/m2)

pour une fondation uniformément chargée.

Les suggestions dues à l’eau sont données au chapitre V et les précautions quant aux

terrassements avec notamment les valeurs de sol pour le calcul d’éventuels soutènements

au chapitre VI.

Les éléments nouveaux mis en évidence en cours des travaux de terrassements et/ou de

fondations, et qui n'auraient pu être détectés au moment de la présente étude géotechnique,

doivent nous être immédiatement signalés, de façon à étudier les adaptations éventuelles.

Géologue - Géotechnicien

F. FILIPE

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PLAN D’IMPLANTATION DES SONDAGES

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COTE REPERE LOCALE + 100,0

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EXTRAIT CARTE TOPOGRAPHIQUE