Qu’un mur de soutènement se maintienne en place, bouge ou tombe est rarement une question de chance. Comme les tunnels, les murs de soutènement sont une affaire intrinsèquement risquée. Dans les deux cas, une section de sol stable est transformée en quelque chose d’intrinsèquement instable et susceptible de céder sous la pression. Cependant, à la différence des tunnels, les murs de soutènement ne sont pas une structure géométrique autonome et sont habituellement conçus et construits au moyen d’un apport technique beaucoup moins grand.
Au moment de créer un vide que le sol et l’eau peuvent combler, des éléments naturels puissants et de très grandes forces sont en jeu. Si la conception n’est pas adéquate, les conséquences peuvent être coûteuses, dommageables et dangereuses, notamment un effondrement ou un effondrement partiel, un ralentissement des opérations, un déplacement du mur ou du milieu environnant, des infiltrations d’eau et un tassement à grande échelle consécutif à l’abaissement des eaux souterraines. Si les effondrements sont relativement peu courants, les déplacements excessifs et une performance médiocre sont beaucoup trop courants et devraient être évités.
Comprendre les causes d’une défaillance revient à s’investir dans la réussite. Elles sont nombreuses et variées, mais sont souvent attribuables à des études de sol inadéquates, à un choix de mur inapproprié, à une conception qui ne convient pas, à une construction déficiente ou à des problèmes de contrôle de la qualité. Une fois que nous comprenons les causes de la défaillance, nous pouvons prendre des mesures pour les éviter, ce qui augmente grandement la probabilité que les structures soient stables et robustes.
À quel point connaissez-vous vraiment les conditions du sol?
Bon nombre de conceptions présument trop des conditions et des propriétés du sol, plutôt que de les mesurer soigneusement. Dans quelle mesure la défaillance est‑elle vraiment attribuable à un événement imprévu plutôt qu’à des études inadéquates? Il faut avoir une bonne compréhension de la géologie et ne pas être trop optimiste au sujet des conditions et des paramètres du sol. Deux forages différents peuvent produire des niveaux de roche différents, mais il faut avoir une image complète, non seulement sur le site, mais aussi dans les zones à l’extérieur.
Il est essentiel d’étudier à fond la solidité et la résistance du sol et de la roche, ainsi que les pressions exercées sur eux. D’habitude, il n’est pas approprié d’appliquer les techniques de mécanique des sols à la roche, car il s’agit de matériaux très différents. Même si la roche est considérée comme solide, sa solidité peut être inférieure à celle des sols les plus mous. Le sol peut créer des surprises même si vous formulez des hypothèses prudentes comportant de faibles risques. Des mouvements imprévus se sont produits parce que les conditions du sol n’étaient pas bien comprises à l’extérieur du site, parce que la solidité du litage était plus faible que prévu ou parce que les contraintes in situ horizontales étaient plus élevées que prévu.
Puis, il y a l’eau, qui a des répercussions sur tout. « S’il n’y a pas d’eau, il n’y a pas d’inquiétudes. » Partout où il y a de l’eau, il y a un risque de problèmes. L’eau trouve toujours un moyen de s’infiltrer, et les conséquences peuvent être importantes et de grande envergure. Ne pas tenir compte des eaux souterraines, c’est agir à ses risques et périls.
Le choix du mur est-il approprié, et la conception est-elle adéquate?
Au moment de choisir un type de mur de soutènement, il faut se demander non seulement ce que vous prévoyez faire au sol, mais aussi comment le sol réagira. Le choix du mur doit prendre en compte la hauteur du sol soutenu, la solidité et la résistance du sol, les effets des eaux souterraines, le degré d’étanchéité requis, l’ampleur des mouvements permis, l’espace disponible pour la construction et la proximité d’autres services et d’autres structures sensibles aux mouvements, ainsi que la durabilité et la durée de vie utile requises.
Il faut choisir une structure de soutènement sûre et pratique à construire, qui convient à son application (notamment la géologie, les eaux souterraines et la durée de vie voulue), qui protège les biens adjacents et qui est sans danger. Au moment de se pencher sur les coûts, il faut prendre en compte les coûts découlant d’une éventuelle défaillance. La sécurité dans la conception et les exigences en matière de soutènement temporaire sont trop souvent mal prises en compte dans la conception des murs de soutènement, souvent à cause de considérations liées à leurs coûts. Il s’ensuit un mauvais choix de mur de soutènement et des négligences importantes sur le plan de la sécurité.
Y a-t-il une documentation, une supervision et un contrôle de la qualité adéquats relativement à la construction?
Une conception déficiente et une mauvaise documentation de la construction sont d’autres facteurs contribuant à la défaillance des murs de soutènement. Ne laissez pas le constructeur prendre les décisions. La documentation doit être suffisamment détaillée pour veiller à ce que le mur soit construit comme prévu dans tous les aspects. Il faut que le cahier des charges soit détaillé et ciblé; que les étapes de la construction, clairement décrites et illustrées dans les dessins; et que les composantes clés du mur, déterminées, mises à l’essai, le cas échéant, et vérifiées.
Une supervision compétente est nécessaire pour vérifier que les plans et le cahier des charges sont respectés. Cela arrive malheureusement trop peu souvent. La documentation détaillée des contrôles de la qualité et des vérifications est aussi peu fréquente ou inconstante.
Pour les excavations profondes, la surveillance des mouvements du sol est essentielle et doit être proactive et régulièrement communiquée au concepteur, car elle donne une indication rapide et utile de la possibilité que quelque chose tourne mal.
La conception adopte-t-elle une vision à long terme?
Bien entendu, la conception initiale ne permet pas de prévenir toutes les défaillances du mur de soutènement. Deux possibilités très courantes de défaillance se produisent bien au‑delà de la durée de vie prévue du mur. Ces possibilités comprennent le fait qu’un futur propriétaire du site applique des charges supplémentaires sur le mur, l’aménagement d’un site voisin qui entraîne une telle charge, ainsi qu’une surveillance et un entretien inadéquats à long terme. La surcharge supplémentaire relève de la responsabilité des futurs propriétaires et des concepteurs qui ont créé la charge accrue. Les propriétaires sont également responsables de la surveillance et de l’entretien pour vérifier que les murs de soutènement sur leurs terrains sont toujours en bon état.
Cependant, cela n’élimine pas la nécessité pour les concepteurs de voir au-delà de l’instant présent. Les murs de soutènement peuvent durer très longtemps après la durée de vie initialement envisagée. Aucun concepteur ne peut prévoir tous les événements futurs, mais il est raisonnable de s’attendre à certains changements dans les conditions. Pourrait-il y avoir des impacts causés par un incendie, un changement du niveau des eaux souterraines, le bris d’une conduite d’eau principale ou des travaux d’excavation à proximité? De tels événements ont‑ils été prévus lors de la conception?
Pour construire des murs de soutènement robustes, sûrs et résistants aux pressions exercées par le sol, l’eau et le temps, il faut apprendre de ses erreurs ou prendre le risque de les répéter. Les murs de soutènement peuvent durer toute une vie, voire bien au-delà, grâce à une conception intelligente, à une construction solide et à un processus de contrôle de la qualité rigoureux.
À propos de l'auteurs
Chris Haberfield est géotechnicien principal au bureau de Melbourne (Australie) de WSP. Fort de ses 40 ans d’expérience dans le milieu universitaire et de la consultation, Chris est reconnu internationalement pour son travail sur l’interaction entre les structures et les fondations, ainsi que sur la roche tendre, friable et altérée. Il possède une vaste expérience de la conception et de l’analyse de fondations sur pieux, de la modélisation numérique et analytique, de la mise à l’essai de géomatériaux en laboratoire et sur le terrain, de l’analyse des contraintes, des problèmes d’interaction entre les structures et le sol et des analyses de stabilité des pentes. Chris a été responsable de la révision, de l’ingénierie de la valeur, de la conception technique, de l’analyse, de la construction et de la prestation de conseils sur la mise à l’essai dans le cadre de nombreux projets d’immeubles commerciaux et résidentiels de faible et de grande hauteur, de sous-sols profonds, de sauts-de-moutons, de ponts, de digues, de tunnels, de mines et d’autres projets d’aménagement et d’infrastructures dans un large éventail de conditions allant des sols meubles au roc dur. Il a été lauréat du prix Victor Milligan en 2005, de la conférence commémorative EH Davis en 2007, du prix Jack Morgan en 2009 et de la 2e conférence Gregory Tschebotarioff en 2017.
Andrew Russell est associé principal et directeur d’unité d’affaires à Victoria et en Australie-Méridionale au bureau de Melbourne (Australie) de WSP. Andrew possède près de 20 ans d’expérience en consultation géotechnique. Son expérience couvre les secteurs du pétrole et du gaz, des infrastructures, des mines, de l’énergie et de la construction. Son expérience a été accumulée dans le cadre de projets partout en Australie et à l’étranger. Andrew a dirigé de grandes équipes de projet pour une importante installation de gaz naturel liquéfié en Australie‑Occidentale et a entrepris des projets en Inde, en Nouvelle‑Zélande, en Nouvelle‑Calédonie, en Mongolie, à Dubaï et en Papouasie–Nouvelle‑Guinée. Andrew dirige actuellement plusieurs grands projets de construction à Melbourne, fournissant des conseils géotechniques pour la construction d’immeubles de grande taille et de sous‑sols profonds, de grandes installations sportives, de centres commerciaux, ainsi que d’installations de santé, d’éducation et de défense.
* Ce travail a été effectué par les professionnels de Golder qui se sont joints à WSP dans le cadre d’une acquisition réalisée en 2021.
