L’objectif de cet article est de tenter d’expliquer simplement ce qui parfois peut paraître abstrait : les études de sol ou la géotechnique pour la construction (il ne s’agit pas ici d’aborder la géothermie ou l’agriculture). Généralement, on se représente bien en quoi consistent les différents métiers de la construction (depuis l’architecte au terrassier, en passant par le maçon), mais on entend encore trop souvent : “Une étude de sol, mais pourquoi faire ?” Et plus largement, c’est le métier de géotechnicien qui est méconnu.
Afin de simplifier les choses au maximum, pour un projet donné, l’un des premiers objectifs de l’étude de sol est de connaître la nature du sol, ou plutôt du sous-sol. Qu’est-ce que la nature d’un sol exactement ? À quoi cela va nous servir de l’identifier ?
Connaître et analyser un sol, c’est augmenter les chances de le maîtriser, et donc de faire aboutir son projet de construction en anticipant les éventuels risques liés au sol. En effet, dans tout projet, il est nécessaire de faire les bons choix lorsqu’il s’agit de l’interaction sol/structure. Autrement dit, il faudra tôt ou tard répondre aux questions suivantes :
- Sur quoi mon projet va-t-il être posé ?
- Comment construire et combien cela va me coûter ?
- Puis-je faire des économies sans prendre de risques ?
C’est ce que l’on appelle optimiser l’interaction sol/structure.
Notre mission chez FONDATEC, c’est d’être engagés auprès de nos clients afin de nourrir la réussite de leurs projets. Pourquoi ? Car le sous-sol de votre parcelle est, a priori, une inconnue. C’est une boîte noire qui se doit d’être examinée. Optimiser un système de fondation, par exemple, c’est tout un art, qui, au-delà de requérir des compétences et savoir-faire spécifiques, se présente aussi comme une question d’engagement et de responsabilité.
Comment ? En vous apportant un conseil constructif résultant de nos nombreuses années d’expérience à sonder les sols partout en France et à collaborer avec nos clients sur des projets très variés.
Décrire un sol : qu’est-ce que c’est et comment s’y prend-t-on ?
Différentes approches existent pour décrire la nature d’un sol : cela va dépendre des applications de l’analyse. Par exemple, l’étude sera différente pour l’optimisation du rendement agricole d’un sol, ou pour l’explication de la formation géologique du sol, ou bien pour extraire des minerais, etc.
En ce qui concerne les études de sols pour la construction, communément appelées “études géotechniques”, notre objectif est de caractériser le comportement du sol en vue de la maîtrise technique en phase de construction (fondations, terrassement, soutènement…) et de la durabilité de l’ouvrage (interaction sol/structure).
D’une part, nous allons nous intéresser à la nature du sol (description lithologique) et d’autre part à son comportement mécanique (géomécanique). Ces deux axes d’analyse sont liés et complémentaires.
Nature des sols et roches : description lithologique
Afin de connaître la nature du sol qui portera votre futur projet, concrètement, un opérateur FONDATEC ayant une formation en géotechnique se rend sur le site afin d’extraire, de toucher, de prélever, et de décrire les matériaux du sous-sol. Pour ce faire, il peut utiliser une machine de forage (sondage destructif à la tarière, ou sondage carotté, par exemple) ou une pelle mécanique en fonction des besoins du projet.
En France, nous nous référons généralement à la classification GTR (Guide des Terrassements Routiers).
Pour simplifier, en première analyse, on classera le sol parmi les familles suivantes :
- sols fins (Argile et limons) : comme de la pâte à modeler ;
- sols sableux : comme sur une plage ;
- sols graveleux : cailloux, sable et galets ;
- roches : friables, tendres ou dures comme la pierre.
Cette vision reste toutefois simpliste, car en pratique les sols sont souvent de nature mixte et peuvent aussi contenir des éléments organiques (terre végétale, vase, tourbe) ou d’origine humaine (matériaux de démolition, déchets industriels).
Afin de décrire avec précision, lorsque le projet ou sa localisation le nécessite, des analyses en laboratoire de géomatériaux sont réalisées sur les sols prélevés afin de :
- connaître avec précision la granulométrie ;
- mesurer la teneur en eau ;
- évaluer le risque de retrait gonflement des argiles ;
- mesurer les teneurs en polluants ;
- etc.
De par sa nature, un sol va avoir des caractéristiques mécaniques propres qui influeront sur la technique de construction (fondations, terrassement, soutènement…) et donc sur le coût lié à l’interaction sol/structure.
Résistance des sols et des roches : géomécanique
Afin de connaître les caractéristiques mécaniques du sol qui portera votre futur projet, FONDATEC réalise des forages, des essais in situ et des prélèvements de sol pour analyse en laboratoire de géo-matériaux, afin d’en extraire des paramètres quantitatifs objectifs.
Il existe plusieurs types d’essais in situ normalisés (l’essai pressiométrique, l’essai au pénétromètre ou à la plaque, par exemple) réalisés à l’aide d’engins plus ou moins lourds en fonction du projet étudié et des contraintes techniques (matériel portatif, chenillard de moins d’une tonne, jusqu’à la sondeuse de plusieurs tonnes).
Il s’avère également possible d’obtenir des paramètres mécaniques sur un sol en procédant à des analyses en laboratoire de géo-matériaux (l’essai Proctor ou de cisaillement par exemple).
Le rôle du géotechnicien est d’adapter la campagne de sondage en fonction du projet de construction, de son avancement et de sa localisation. L’objectif est d’obtenir les paramètres suffisants et nécessaires pour effectuer une synthèse et caractériser le sol avec pertinence, pour finalement de répondre aux questions suivantes :
- La parcelle présente-t-elle une résistance homogène ou hétérogène ?
- À quelle profondeur peut-on ancrer les fondations du projet de construction en étant certain que le sol soit porteur durablement ?
- Quelles techniques de construction les plus simples (souvent les moins chères) peuvent être envisagées pour ce projet ?
Construire efficacement en maîtrisant le sol
La gestion des risques liés au sol pour la construction
Tout d’abord il semble important de définir le risque comme étant le produit d’un ALÉA et d’un ENJEU. Autrement dit, on peut évaluer un risque par sa probabilité d’arriver (de très faible à très forte) et par le degré de gravité de ses conséquences (de mineure à majeure).
La gestion d’un risque consiste, d’une part, à diminuer au maximum les chances qu’il se produise, et d’autre part en diminuant au maximum les dommages pesants. Pour certains risques, il n’est possible d’agir que sur un seul axe, l’autre étant indépendant de notre travail (la sismicité d’une ville est une contrainte à prendre en compte telle quelle, par exemple).
Pour maîtriser les risques liés aux sols, dans le cadre d’une construction, par exemple, il faut donc logiquement les identifier tous, évaluer les enjeux et mettre en œuvre une stratégie de construction adaptée (suffisante et nécessaire). Idéalement, ces risques doivent être identifiés tôt, évalués avec justesse et contrôlés avec précision.
Les conséquences d’une gestion des risques tardive, incomplète voir absente, peuvent être à l’origine de surcoût en phase de travaux (conséquences mineure, significative ou importante selon les cas) mais également à l’origine de conséquences majeures pouvant aller jusqu’à la démolition de l’ouvrage dans les cas extrêmes. C’est d’ailleurs pour réduire ces risques qu’au fil des années les obligations règlementaires liées à la réalisation des études de sols se renforcent.
→ Les études de sols sont régies par la norme NF P94-500 (Novembre 2013).
FONDATEC se tient à votre disposition pour vous guider au travers de cette norme afin de choisir la mission adaptée à la gestion du risque en fonction de l’avancement de votre projet.
Les risques liés au sol : naturels ou liés à l’activité humaine
De manière à simplifier les choses, les risques liés au sol peuvent être naturels ou liés à l’activité humaine.
Les risques naturels liés du sol :
La sismicité, le retrait ou gonflement lié aux argiles, les glissements de terrains, la présence d’eaux souterraines, la présence de cavités souterraines, etc.
→ Comment mesurer ces risques ?
- le retour d’expérience interne : nous consultons régulièrement les sondages que nous avons réalisés au fil des années ;
- l’étude des cartes qui recensent ces risques (Infoterre, BRGM, Géorisques…).
Les risques du sol liés à l’activité humaine (ou à l’acte de construire) :
– En phase travaux : inondation de la plateforme, glissement de talus, mouvement du soutènement, etc ;
– Après la construction : fissuration de l’ouvrage à cause du tassement du sol sous le poids de l’ouvrage, inondation du sous-sol à cause d’une mauvaise gestion des eaux souterraines, désordre sur les ouvrages avoisinants, etc.
→ Quelles sont les solutions pour gérer les risques ?
- Maîtriser la nature des sols.
- Maîtriser le projet de construction : l’emprise du projet, le nombre de niveaux à construire, la présence de sous-sol, les descentes de charges, la présence d’ouvrages mitoyens, le type de dallage, la topographie du terrain.
- Modéliser avec précision le contexte géotechnique du projet et de son environnement (appelé la Zone d’Influence Géotechnique).
En conclusion, faire réaliser une étude de sol adaptée le plus tôt possible par une entreprise expérimentée, constitue un investissement nécessaire qui permet de construire en évitant les mauvaises surprises du fait que le sol se présente comme une inconnue avant d’avoir été étudié.
Optimiser vos coûts de construction : le quotidien de Fondatec
Comme évoqué précédemment, inviter un géotechnicien compétent dans votre équipe de projet, c’est la garantie d’anticiper et de maîtriser les risques liés au sol, qui peuvent avoir d’importantes conséquences.
En plus d’être un “médecin du sol” qui analyse les risques et préconise des solutions, le géotechnicien possède également des compétences liées à l’acte de construire (notamment pour la partie interaction sol/structure). Ainsi, lorsqu’il a les moyens de le faire (données de terrain, analyses des sols en laboratoire géo-matériaux, modélisation informatique, calculs…), le géotechnicien peut apporter une forte valeur ajoutée au projet.
Que ce soit en phase de conception du projet ou en phase travaux, le géotechnicien peut conseiller le maître d’œuvre sur les économies envisageables qui iront toujours dans le sens de la maîtrise du risque. C’est notamment à ce niveau qu’il est possible d’identifier un géotechnicien compétent et sensible à la gestion du risque, mais également engagé et concerné par la réussite de votre projet.
Lorsque vous comparez vos devis d’études de sol, il convient de s’intéresser à la campagne de sondage proposée. Elle doit être adaptée afin d’apporter la donnée objective et nécessaire au géotechnicien, qui pourra ainsi s’engager au moment de la rédaction de son rapport.
Attention aux études de sols “low-cost” : elles contiennent nécessairement des incertitudes et imprécisions dans les conclusions du rapport.
Fondatec : trouver la meilleure solution pour votre projet de construction
Notre équipe d’ingénieurs reste toujours disponible pour échanger avec vous ou vos équipes techniques afin d’étudier les solutions de construction les plus simples à mettre en œuvre, tout en garantissant la solidité de votre ouvrage.
Dans certains cas, les résultats (in situ ou de laboratoire) montrent que le sol est “bon”.
Ainsi, nous pouvons capitaliser sur ce sol de plusieurs façons :
- minimiser le système de fondations ;
- augmenter la contrainte de travail ;
- éviter des coûts inutiles ;
- réutiliser les matériaux sur place… ;
En revanche, il convient de garder à l’esprit que l’étude de sol n’améliore pas la qualité des sols : lorsque les sols sont “mauvais” vis-à-vis du projet, il faut alors prévoir le traitement nécessaire. Le géotechnicien est également là pour étudier en amont la meilleure solution (la plus simple et la moins coûteuse), et vous conseiller afin de protéger votre projet d’éventuels risques spécifiques liés au sol.
En conclusion
Personne ne peut savoir avec certitude ce qui se trouve sous terre sans information préalable. L’objectif de l’étude de sol est d’examiner progressivement cette “boîte noire” à toutes les phases de la construction du projet afin de le maîtriser.
Maîtriser le sol est le levier nécessaire pour construire sereinement :
- durablement : mettre en œuvre ce qui est nécessaire pour maîtriser les risques identifiés ;
- efficacement : éviter les surcoûts inutiles en étudiant les solutions les plus simples à mettre en œuvre.
Entamer l’étude des sols d’une parcelle le plus tôt possible par une entreprise expérimentée, c’est la garantie de réduire immédiatement le risque et d’augmenter les chances de succès du projet en adaptant la technique et le coût de construction.