La stabilisation de petits volumes de sols (sablo-) argileux à la chaux

Dans le cadre de la construction de la station d’épuration des eaux usées de Bruxelles Nord (1.100.000 I.E.) près de la limite avec Vilvorde, un terre-plein d’un volume de 6000 m3 a dû être réalisé pur la construction d’un bâtiment administratif.

Étant donné qu’il existait une quantité importante de déblais excédentaires sur le chantier de Bruxelles Nord, il était évident de réutiliser les sols argileux localement présents en les stabilisant à la chaux vive. La stabilisation des sols présents permet également d’éviter l’évacuation des terres (pas de frais de transport ni de déversement) et l’achat de matières premières primaires en remplacement.

Pour les raisons suivantes, il a été décidé de ne pas opter pour l’application directe de la chaux vive par fraisage mais bien pour le mélange des terres avec de la chaux dans une centrale (photos 1 et 2) :

• l’espace limité sur place pour les manoeuvres des épandeuses et les combinaisons tracteur/fraise
• en raison de la présence de personnel à proximité immédiate du terre-plein, la formation de poussière devait être évitée au maximum. Dans une centrale, cette formation de poussière pouvait être limitée au maximum.

En outre, le traitement dans une centrale présente l’avantage suivant : une réaction supplémentaire de la chaux a lieu dans le sol traité pendant le stockage intermédiaire (en l’occurrence de 1 à 3 jours) avant que le sol ne soit compacté. Au cours de cette période, le stock de sols traités à la chaux est protégé des infiltrations occasionnées par les précipitations par le remblayage des monticules au moyen du godet d’une excavatrice et en prévoyant des rigoles sur le pourtour afin de garantir un écoulement suffisant des eaux pluviales (photos 3 et 4). 

En dépit de la teneur en eau initiale relativement élevée de l’argile quartaire (jusqu’à 29 % maximum), il a suffi de 3% de chaux vive pour atteindre les exigences de qualité requises. Pour le contrôle qualité du compactage des sols, c’est la ‘méthode Q/S’ qui a été suivie (LCPC-SETRA). Selon cette méthode, le compactage est contrôlé quotidiennement en comparant la distance parcourue par les rouleaux vibrateurs (Q) à la surface (S) du sol compacté (à une épaisseur de couche déterminée). Le rapport Q/S réalisé sur le chantier doit être inférieur ou identique au rapport Q/S présupposé. Le sol stabilisé a été appliqué en couches de 40 cm d’épaisseur et compacté au moyen d’un rouleau vibrateur BOMAG 219 (classe V5).

La tenue au sol du terre-plein réalisé a été contrôlée au moyen de la sonde de battage CRR. L’exigence minimale de 2,5 coups par 10 cm de pénétration a été atteinte partout sans le moindre problème.

Le graphique illustre la pénétration moyenne par coup en fonction de la profondeur. Pénétration moyenne par coup Profondeur (cm)

La centrale de mélange (y compris le silo à chaux de 30 tonnes) ne couvre qu’une surface relativement petite (100 m2), ce qui rend la méthode parfaitement adaptée aux chantiers de stabilisation de petite envergure. La production moyenne de sol traité à la chaux s’élevait à 1000 tonnes par jour.

Sur le second site, près de 8800m de sol argilo-sableux ont été stabilisés sur site après l’excavation des terres excédentaires, pour la construction d’une nouvelle maison de repos (à Neder-Over-Heembeek). Le chaulage a été exécuté au moyen du tandem classique : épandeuse suivie d’un tracteur équipé d’une fraise. (photos 5 et 6).

Le chantier étant situé dans une zone urbanisée, l’on a opté pour une chaux à émission de poussière réduite pour limiter la formation de poussières dans les abords immédiats. Cette chaux à émission de poussière réduite est une chaux vive classique, hautement réactive, traitée au niveau de la production, de façon à libérer moins de poussières lors de l’épandage et du mélange. Après le mélange, cette chaux réagit au contact de l’eau du sol et interagit avec le sol de la même manière que la chaux classique utilisée pour les travaux de construction routière. Les sols argilo-sableux de ce chantier sont situés au-dessus de la nappe phréatique et ont une teneur en eau relativement faible (entre 11,9 et 18,4% d’eau). En moyenne, il a suffi de 1,5% de chaux pour répondre à la tenue au sol requise. Les tests ont été réalisés au moyen d’essais à la plaque (diamètre 75 cm). En moyenne, un ‘module de Westergaard k’ correspondant à 4 fois la norme a été atteint (=0,039 N/mm3).

Étant donné que seule une petite quantité de sol devait être traitée à la chaux, on a pas eu recours à des essais onéreux en laboratoire pour les deux projets (études chaux/Proctor), mais on s’est basé, pour le dosage de la chaux et le compactage, sur l’expérience acquise lors des chantiers TGV de plus grande envergure, où de sols similaires de classe A1 avaient été traités. Les deux projets démontrent que des volumes relativement modestes peuvent également être stabilisés de manière rentable et qualitative et ce, avec une incidence limitée sur l’environnement.

Résultat moyen du test de sondage par battage CRR