Wikigeotech:Q/S (contrôle de compactage par la méthode du Q/S)

figure 1 : exemple de fiche de Q/S journalière

Le contrôle du compactage, qui constitue la phase essentielle de la surveillance des chantiers de terrassements, peut s'effectuer de deux façons différentes :

• par une méthode traditionnelle permettant de mesurer les densités obtenues en place, généralement par des appareils à radiodiffusion ;
• par une méthode de contrôle en continu, dite du Q/S.

Si, pour les sols fins, l'une ou l'autre des deux méthodes peut être choisie, pour la grande majorité des sols, la référence Proctor est très délicate à utiliser pour évaluer le taux de compactage obtenu. En effet la référence Proctor perd son sens dans les cas de sols grenus car elle n'est utilisable que pour les sols dont moins de 25% des éléments ont une taille supérieure à 20mm. Pour cette raison, la méthode du contrôle en continu présente un net avantage, en plus d'apporter une réponse rapide, peu coûteuse et qui ne gêne pas les ateliers de production des terrassement.

Principe de la méthode

Le Q/S exprime le rapport (exprimé en m³/m²) entre le volume Q de sol compacté pendant en temps donné et la surface S balayée par le compacteur dans le même temps. La comparaison de la valeur obtenue sur le chantier avec la valeur théorique donnée par le GTR permet de qualifier le compactage de la journée contrôlée et de définir s'il y a anomalie ou non dans la réalisation de l'ouvrage en terre. La figure 1 donne en exemple un dépouillement d'un disque et son interprétation par rapport aux consignes du GTR.
Les tableaux du fascicule II du GTR donnent l'ensemble des consignes de compactage adaptées à la fois à la classe de sol terrassée, son état hydrique et le compacteur utilisé pour assurer un objectif de compactage pour un remblai (objectif q4) ou pour une couche de forme (q3).
Les consignes de compactage sont basées sur :

• la classification des sols à compacter et leur état hydrique (selon la norme NF P11-300);
• le type de compacteur utilisé et sa classe;
• la vitesse moyenne du compacteur (en km/h);
• l'épaisseur "e" de la couche après compactage (en m) et donc indirectement le volume de matériau mis en oeuvre ;
• le nombre de passes.

Ainsi, en respectant les consignes indiquées dans le GTR, on garantit que l'objectif recherché en terme de compactage (objectif de compactage q4 ou objectif de compactage q3) est atteint pour assurer la stabilité de l'ouvrage en terre ainsi compacté.

Comment faire en pratique ?

Le calcul du Q/S réalisé est basé sur :

• les volumes de matériaux mis en oeuvre en remblai = Q ;
• la surface balayée par le(s) compacteur(s) = S.

Il s'agit donc de récupérer ces informations tous les jours sur le chantier.

1- Le volume Q mis en oeuvre

Ce sont des données de chantier. On peut l'évaluer soit par les indications de l'entreprise, soit par des métrés. En général, l'entrepreneur se base sur le nombre de rotation d'engins de transports affectés à la réalisation de l'ouvrage en terre et au(x) compacteur(s) concernés. Ce volume foisonné est alors corrigé par un coefficient de contre-foisonnement à définir par classe de matériau. Lorsque les données sont collectées tous les jours, l'ordre de grandeur fourni est en général correct. On peut aussi effectuer des levés topographiques sur l'ouvrage réalisé par des opérations de nivellement.

2- La surface balayée S par compacteur

L'enregistrement par les compacteurs des distances parcourues permet d'évaluer la surface compactée. Pour cela, il suffit de compter la distance enregistrée et la multiplier par la largeur du compacteur. Ce résultat est souvent affecté d'un coefficient d'efficacité k qui permet de pondérer le résultat obtenu. Ce coefficient est souvent compris entre 0,5 et 0,75.

figure 2 : exemple du recto d'un disque avec les enregistrements

dépouillement du disque de contrôle

contrôlographe

La figure 2 illustre ce que l'on trouve sur un disque d'enregistrement des indications de fonctionnement d'un compacteur. Ce disque est installé tous les jours sur chaque compacteur dans le contrôlographe (voir photographie) et est correctement identifié (n° du compacteur et marque, localisation sur le chantier, unité de terrassement en cours, date du jour). Il existe plusieurs sortes de disques-diagrammes, tous très proches les uns des autres par leur présentation. D'une manière générale on trouve en partant de la périphérie et en allant vers le centre du disque :

• l'échelle des temps : graduée de 0 à 24 heures. Imprimée sur le bord extérieur du disque et rappelée dans la partie centrale afin de faciliter la lecture et le dépouillement;
• une plage d'enregistrement "vitesses" qui est la vitesse instantanée enregistrée : graduée le plus souvent de 20 à 100 km/h et représentée en cercles concentriques pointillés. Ces vitesses correspondent à des vitesses de camion. Pour les compacteurs il convient de les diviser par 10;
• une plage "temps de marche ou arrêt" et selon les disques d'affectation des tâches : le trait noir épais correspond aux temps de marche. L'absence de trait noir épais (trait fin) correspond à un temps d'arrêt du compacteur. Selon les disques, une plage supplémentaire permet d'identifier l'affectation des tâches du compacteur en distinguant par exemple : le temps d'entretien, le temps de repos, le temps de compactage du remblai et un temps non affecté (divers);
• une plage "distances parcourues" : sous forme de zig-zag, chaque tiret de pointe à pointe représente une distance parcourue de 500 m (ou 5 km pour les camions). chaque aller-retour du stylet correspond à 1 km (ou 10 km pour les camions). Cette partie permet de compter la distance parcourue pour le compactage et calculer la surface balayée. Les distances parcourues non affectée au compactage (par exemple entretien des pistes, retour à la base ...) ne doivent pas être comptabilisées, de même que toutes les zones où la vitesse de compactage ou la fréquence de vibration sont non conformes aux prescriptions de compactage.
  

calcul de la surface balayée

Le nombre de traits noirs validés (qui correspond à la distance totale parcourue), multiplié par la largeur du compacteur, multiplié par un coefficient d'efficacité k donne la surface compactée.

3- Calcul du Q/S

le calcul se fait simplement en divisant le cube réalisé dans la journée divisé par la surface compactée. On compare le résultat obtenu : Q/S réalisé, au Q/S théorique donnée dans les consignes de compactage. Pour valider le compactage, le Q/S réalisé doit être inférieur au Q/S théorique. Si ce n'est pas le cas, il a forcément une anomalie de compactage et un sous-compactage.

Les différents points à contrôler

Il appartient au maître d'oeuvre d'organiser et prévoir les moyens de contrôle de la bonne exécution des ouvrages en terre. Le plan de contrôle sera basé sur du contrôle intérieur et du contrôle extérieur.

le contrôle du compacteur

contrôle de l'amplitude de vibration d'un compacteur vibrant

Toute la théorie du GTR et des consignes qui sont données reposent notamment sur une bonne connaissance des compacteurs. Il est donc essentiel que le compacteur déclaré sur le chantier soit bien dans la classe et la catégorie annoncées. Par exemple, un compacteur vibrant annoncé V5 mais classé en réalité V3 ne permettra pas d'obtenir les objectifs de compactage avec les consignes du GTR. L'écart est une source d'anomalies. Pour vérifier les compacteurs, il convient de procéder à plusieurs points de contrôle.

vérification du bon fonctionnement du contrôlographe

Cet équipement permet d'enregistrer les paramètres de fonctionnement des compacteurs. Tous les compacteurs ne sont pas équipés de contrôlographes, notamment pour les anciens compacteurs. La mise en place d'un contrôlographe peut être demandée sur le chantier. Grâce à l'exploitation des données enregistrées sur le disque placé dans le contrôlographe, on vérifie notamment la surface balayée et la vibration (dans le cas des compacteurs vibrants). Pour que cette surface soit représentative, le contrôle devra s'assurer que la distance enregistrée est exacte. Les modalités de contrôle sont données dans fiche n°28 du Fasc.3 du guide conception et réalisation des terrassements. Il suffit de faire avancer sur une distance multiple de 500m le compacteur et comparer à l'enregistrement +/-5%.
L'essai servira également à vérifier la vitesse, en enregistrant également le temps nécessaire pour parcourir la distance. Il convient de réserver une distance en amont de la planche pour que le compacteur acquiert sa vitesse de pointe. La vitesse calculée est comparée à la vitesse enregistrée sur le disque, +/-10%.

évaluation du moment d'excentrique d'un compacteur vibrant

Les modalités de réalisation de cet essai sont données dans fiche n°26 du Fasc.3 du guide conception et réalisation des terrassements. Il s'agit, grâce à un matériel spécifique (vibrographe, accéléromètre, capteur de déplacement sans contact) d'enregistrer les amplitudes de vibration verticales, de chaque côté du cylindre. Il faut également être équipé d'un dispositif permettant d'isoler la bille vibrante du sol (coussins de levage à faible pression d'air). Connaissant la masse vibrante M0 du compacteur, et la longueur de la bille (informations lues sur la fiche technique du constructeur), on peut en déduire le moment d'excentrique et vérifier le classement du compacteur selon le GTR.

évaluation de la pression de contact au sol d'un compacteur à pneu

Les modalités de réalisation de cet essai sont données dans fiche n°27 du Fasc.3 du guide conception et réalisation des terrassements. La pression de contact est l'un des paramètres les plus importants concernant l'efficacité des compacteurs à pneu. Pour évaluer le classement du compacteur, on cherche à mesurer la surface de contact des pneu au sol. Pour cela, on pulvérise l'empreinte des différents pneu sur une feuille de papier à l'aide d'un liquide approprié, puis d'en mesurer la surface. Connaissance la charge par roue (donnée sur la fiche technique) on en déduit la pression au sol (charge/surface).

le contrôle de la classe de sol et de son état hydrique

La validation des consignes de compactage nécessite également de vérifier que les sols compactés sont ceux déclarés sur la fiche récapitulative du Q/S. Il convient donc de prélever un échantillon de sol en quantité suffisante pour en réaliser sont identification en laboratoire et évaluer son état hydrique. On notera en relation avec l'échantillon prélevé, à quel compacteur et à quelle unité de terrassement se rattache l'échantillon pour vérifier par après la validité de la fiche Q/S.

le contrôle de la position des compacteurs

Le contrôle par Q/S suppose que le compacteur compacte bel et bien l'unité de terrassement déclarée et non pas des ouvrages annexes (pistes...). Le contrôle doit alors par des interventions ponctuelles noter un signe distinctif sur le disque d'enregistrement puis vérifier par après que le disque se retrouve dans les dépouillements de Q/S, affecté à la bonne unité de terrassement.