Outils innovants pour les études de réhabilitation de chaussée existante

Trop souvent les réfections de chaussées sont effectuées soit sans étude de réhabilitation ou avec un nombre limité d’informations pour effectuer une réhabilitation adéquate ou optimale (en matière de coût/bénéfice) du tronçon de route.

En 2011, avec toutes les techniques d’évaluation et de diagnostic de chaussée qui existent, il demeure peu compréhensible d’effectuer des travaux sans étude préalable. Le présent article tentera d’établir une liste des outils innovants qui existent sur le marché et de dresser ce que devraient comprendre les études de réhabilitation de chaussée afin d’établir des diagnostics et de proposer des solutions à court et moyen terme en privilégiant les techniques de réhabilitation plutôt que la reconstruction.

Quelques notions techniques

La conception de chaussée doit tenir compte de trois volets, soit :

- La capacité structurale (capacité de résister au trafic);

- La protection contre le gel;

- La qualité des matériaux.

Dans le cas de chaussées à construire ou à reconstruire, la qualité des matériaux est obtenue par le devis et le contrôle de la qualité effectué lors des travaux. Toutefois, dans le cas de chaussées existantes, les études de réhabilitation doivent permettre de déterminer les propriétés suivantes des différents éléments de la chaussée :

- Portance (ou capacité structurale globale et de chacun des éléments);

- Durabilité des matériaux;

- Drainabilité des matériaux (pour évacuer l’eau lors du dégel);

- Susceptibilité au gel de l’ensemble de la chaussée.

Techniques d’évaluation de chaussées

L’évaluation de la performance constitue le premier niveau d’étude des chaussées. Celle-ci permet d’obtenir un portrait global du niveau de service de la chaussée. À ce niveau, les indicateurs de performance généralement considérés sont :

- Dégradation de surface;

- Confort au roulement;

- Orniérage.

Des relevés de capacité structurale et de susceptibilité au gel peuvent complémenter l’évaluation de l’état de la chaussée, tout particulièrement dans le cas où des techniques d’entretien correctif ou palliatif sont envisagées par le gestionnaire du réseau.

Les caractéristiques de surface sont généralement relevées à l’aide d’un véhicule multifonction. Les indicateurs de performance permettent d’établir un plan directeur qui définit les priorités et les besoins d’entretien du réseau.

Une fois que les tronçons prioritaires à réhabiliter sont déterminés, une étude détaillée de la chaussée doit être entreprise afin de bien diagnostiquer le comportement de la chaussée avant de concevoir la technique de réhabilitation la plus appropriée.

Parmi les techniques de diagnostics les plus populaires, mentionnons les techniques suivantes :

Ces techniques seront présentées de façon détaillée plus loin afin de bien illustrer le plein potentiel que ces outils nous permettent d’obtenir.

Méthodologie des études de réhabilitation

Voici comment les études de réhabilitation devraient se dérouler :

Étape 1 :

Outre les données de base à obtenir telles que l’historique de construction, les comptages (ou le trafic), le taux d’accroissement du trafic, les études de réhabilitation débutent généralement avec une inspection de l’état du tronçon à l’étude ainsi que des conditions environnementales (déblai ou remblai, drainage du site, etc.). Ce relevé, qui détermine la nature et l’étendue des dégradations, peut venir des relevés de niveau « réseau » effectués avec le véhicule multifonction.

Étape 2 :

Le relevé de la capacité structurale à l’aide d’un déflectomètre à masse tombante (FWD) s’avère un instrument puissant pour le diagnostic du comportement de la chaussée puisqu’il permet :

- de segmenter le tronçon étudié en section au comportement structural uniforme;

- de déterminer le module effectif des couches de la chaussée, dont celui des sols d’infrastructure;

- d’estimer la durée de vie résiduelle;

- d’évaluer les besoins en renforcement.

La segmentation d’un tronçon en section uniforme est importante, car elle permet également d’optimiser la position des forages et, éventuellement, de diminuer le nombre nécessaire à la poursuite de l’étude. La figure suivante présente un exemple de segmentation d’un tronçon de 900 m à la suite de la détermination des modules de surface à l’aide des essais au FWD. Pour leur part, les besoins en renforcement nous indiqueraient quel devrait être l’apport structural à chacune des sections de la chaussée existante.

Étape 3 (optionnelle) :

Dans le cas où des techniques de réhabilitation de surface sont envisagées, comme le resurfaçage (avec ou sans planage), enrobé coulé à froid (microsurfacing), il serait pertinent d’envisager de compléter les relevés avec des relevés de confort au roulement en été et en hiver afin de déterminer la susceptibilité au gel de la chaussée existante. Cette propriété permettra de s’assurer que ces techniques d’entretien de la surface tiennent la route lors des périodes de gel.

Étape 4 :

La dernière étape consiste à analyser les données pour établir un diagnostic, comme le montre le tableau suivant.

Éléments d’analyse des données pour établir un diagnostic

Objectif: Établir un lien de causalité entre les indicateurs d’état et le comportement de la chaussée

Par la suite, le choix de la solution la mieux adaptée ou de la solution optimale peut être établi à partir d’une analyse coût-bénéfice d’un éventail de solutions possibles.

Conclusion

En conclusion, les diverses étapes décrites précédemment devraient faire partie intégrante des études de réhabilitation de chaussées.

En dernier lieu, il existe depuis peu un instrument très intéressant qui sert à déterminer le module résilient des matériaux en chantier. Compte tenu du fait que les conceptions de chaussées utilisent généralement des calculs intégrant des modules résilients des différents éléments de la chaussée (sols d’infrastructure, sous-fondation, fondation et revêtement), il existe maintenant un moyen peu dispendieux pour valider la conception en chantier, tout particulièrement lorsque les sols d’infrastructure semblent instables ou de faible portance ou encore lorsque les matériaux de sous-fondation ou de fondation sont limitrophes du point de vue de leur conformité. Il s’agit d’utiliser le déflectomètre à masse tombante portatif (LWD) pour vérifier le module résilient des matériaux en place et de les comparer à celui du design. Cette méthode a été éprouvée à plusieurs reprises sur le projet de parachèvement de l’autoroute 25 entre Montréal et Laval (projet en PPP).

Peut-être que dans un avenir rapproché, nous oublierons le degré de compactage des matériaux dans le cas des chaussées et nous parlerons de module résilient minimum à atteindre…