Etudes géotechniques de fondation du pont de traversée du fleuve de Diogoup dans le cas des études techniques pour l'élargissement de la RN2

Projet de Fin d'Etudes d'Ingénieur de Conception Abdoulaye Wade

UFR SI

UNIVERSITÉ DE THIES

UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHES

SCIENCES DE L'INGENIEUR

Département de Géotechnique

Année : 2017/2018
N° d'ordre :

PROJET DE FIN D'ETUDES

D'INGENIEUR DE CONCEPTION

Spécialité : Géotechnique
(Grade Master)

Présenté par :

Abdoulaye Wade

Etudes géotechniques de fondation du pont de

traversée du fleuve de Diogoup dans le cas des

études techniques pour l'élargissement de la

RN2

Soutenu le /jour/mois/année devant le jury composé de :

Président Prénom Nom Université de Thiès, UFR SI

Examinateurs Dr Adama Dione Université de Thiès, UFR SI

Mr. Gorgui Thierno Yoro Diouf Technosol Ingénierie

Prénom Nom Université de Thiès, UFR SI

Remerciements

Je remercie tout d'abord mon défunt père, par qui, j'ai découvert le métier du BTP et qui n'a cessé durant toute sa vie de me pousser à être toujours parmi les meilleurs ; que la terre lui soit légère.

Mes remerciements aussi à ma mère pour ses conseils et les sacrifices qu'elle fait pour ma réussite, sans oublier mes soeurs Alimatou, Seynabou et Adja.

Mes sincères remerciements à :

· Monsieur le président du Jury ainsi que tous les membres du jury ;

· Docteur Alassane Thiam, pour ses conseils pratiques quant à la rédaction de ce mémoire ;

· Monsieur Gorgui Thierno Yoro Diouf, responsable Géotechnique et qualité chez Technosol Ingénierie pour son soutien et ses conseils tout au long de mon cursus ainsi que tous les travailleurs de ladite boite ;

· Docteur Adama Dione pour sa disponibilité, ses encouragements et les conseils pratiques pour la réussite de ce mémoire.

· Monsieur Ibrahima Diagne, Chargé de projet à Ageroute Saint Louis pour sa disponibilité et son ouverture ainsi que Monsieur Mor Gueye Gaye, Directeur Ageroute division régionale Nord ;

· Docteur Fatou Samb Cissé, notre chef de département pour ses encouragements, ses efforts pour la réussite des géotechniciens et ses conseils durant notre formation ;

· Tous les professeurs de l'U.F. R Sciences de L'Ingénieur ;

· A Papa Mbaye Sèye, Papa Amadou Wade, ma famille à Thiès et à Mpal, pour leur soutien sans faille ainsi que mes amis et proches sans oublier la promotion Géotechnique 7.

Projet de Fin d'Etudes d'Ingénieur de Conception Abdoulaye Wade

UFR SI

2

Résumé

L'Etat du Sénégal, dans le cadre de sa politique de développement et de renforcement des infrastructures routières a projeté l'élargissement en 2 x 2 voies de la route nationale 2 (Tronçon Thiès-Saint Louis-Rosso). Le projet, à l'état actuel, est en phase avant-projet sommaire. A ce stade, il est prévu la construction d'un ouvrage (pont cadre) de traversée du fleuve de Diogoup qui constitue un des obstacles majeurs. C'est dans ce sillage que nous nous sommes intéressés aux études géotechniques de fondations du futur ouvrage projeté. La description de l'ouvrage n'étant pas encore finalisée.

Pour mieux cerner la géologie du sous-sol à l'emplacement de l'ouvrage, nous avons travaillé en étroite collaboration avec le cabinet TECHNOSOL INGENIERIE chargé des études géotechniques. L'objectif de ces études est de définir aux moyens de sondages et d'essais la lithologie du sol et de déterminer les caractéristiques géotechniques de chaque couche rencontrée afin de pouvoir proposer un système de fondation adéquat.

La campagne de sondages consistait en la réalisation de deux sondages carottés avec essais SPT jusqu'à 30m de profondeur par rapport au niveau du terrain naturel mais aussi d'essais pressiométriques tous les 1,0m jusqu'à 30m. Les sondages ont révélé la présence de sols sableux lâches et de sols limoneux parfois vasards de faibles caractéristiques mécaniques en surface (jusqu'à 12 m) avec une pression limite moyenne inférieure à 0.5 MPa et de sols sableux moyennement compacts de caractéristiques mécaniques acceptables en profondeur (12 à 20 m) et présentant une pression limite moyenne supérieure à 0.7 MPa.

Au regard des caractéristiques de portances très faibles des couches de sol sur les dix premiers mètres et compte tenu de l'environnement du milieu, il est projeté des fondations profondes types pieux forés tubés pour assurer une stabilité pérenne de l'ouvrage et éviter tout désordre notamment les affouillements. Ainsi, après calcul, il en résulte qu'il faudra des pieux de diamètres compris entre 60 et 100 cm, ancrés entre 12 et 20 m de profondeur par culée.

Mots-clés : élargissement - pont cadre - géotechnique - fondation - Pieux.

3

Table des matières

Remerciements 1

Résumé 2

Liste des Figures et des Tableaux 6

Listes des Annexes 7

Introduction générale 8

1ère Partie : Synthèse bibliographique

Chapitre 1. - Généralités sur les Fondations 10

1.1- Définition et Rôle des fondations 10

1.2- Les types de fondations 10

1.2.1- Fondations superficielles 11

1.2.1.1-Les semelles isolées 11

1.2.1.2- Les semelles filantes 11

1.2.1.3- Les radiers 11

1.2. 2 - Fondations profondes 12

1.2.2.1 - Les pieux 12

1.3 - Choix du type de fondation 14

1.4- Notion de capacité portante et capacité portante admissible 15

1.5 - tassements 15

Chapitre 2.- Généralités sur le projet 16

2.1 - Contexte du projet 16

2.2 - Objectifs du projet 16

2.3 - Présentation du projet 17

2.3.1 - Présentation de l'Ouvrage et Contexte Géologique 19

2ème Partie : Etudes techniques du projet

Chapitre 3. - Travaux de terrain et essais de laboratoire 22

3.1 Méthodologie de l'étude 22

3.1.1 Implantation des points de sondages 23

3.1.2 -Travaux de terrain 25

4

3.1.2.1 Sondages carottés / essais SPT 25

3.1.2.2 -Essais pressiométriques 26

3.2.- Résultats des essais in situ 27

3.2.1- Résultats essais SPT / carottages 27

31

3.2.2- Résultats des essais pressiométriques 34

3.3- Essais de laboratoire 38

3.3.1- Essais physiques et mécaniques sur échantillons de sol 38

3.3.2- Résultats des essais de laboratoire 40

Chapitre 4. - Etudes de fondation 44

4.1- Hypothèses 44

4.2 - Calcul de la capacité portante et du tassement admissible à partir des essais

pressiométriques 44

4.2.1 - Présentation du logiciel Geofond 44

4.2.2 - calcul de la capacité portante par la méthode pressiométrique 45

4 .2. 3 - Evaluation des tassements par la méthode pressiométrique 46

4.3 - Résultats de calcul de la capacité portante admissible et des tassements 49

4.4 - Calcul de la capacité portante des pieux par la méthode pressiométrique 51

4.4.1 - Pieu soumis à une charge verticale 51

4.4.1.1 Détermination de la charge limite d'un pieu isolé 51

4.5- Résultats des calculs de charge admissible d'un pieu 55

Conclusion Générale et Perspectives 58

Références bibliographiques 59

Annexes 60

5

Liste des abréviations et des sigles

c : cohésion

Cc : coefficient de compression ou Indice de compression

EM : Module pressiométrique Ménard

ID : Indice de densité relative

Ip : Indice de plasticité

MN : Méga Newton

MPa : Méga Pascale

Pf : pression de fluage

Pl : Pression limite

Pl* : Pression limite nette

Ple* : Pression limite nette équivalente

: Teneur en eau

Ö : angle de frottement interne

ACI : Africaine de Consultance et d'Ingénierie

Ageroute : Agence des travaux et de gestion des routes

CEDEAO : Communauté Economique des Etats de l'Afrique de l'Ouest

DTU : Documents Techniques Unifiés

ELS : Etat limite de Service

ELU : Etat limite Ultime

PSE : Plan Sénégal Emergent

PIB : Produit Intérieur Brut

PFE : Projet de Fin d'Etudes

RN 2 : Route Nationale 2

SC : Sondage Carotté

SP : Sondage Pressiométrique

SPT : Standard Penetration Test

TN : Terrain Naturel

VCN : Voie de Contournement Nord

6

Liste des Figures et des Tableaux

Figures

Figure 1.- Types de fondations superficielles (Bourokba, 2015) 11

Figure 2.- Fonctionnement d'un pieu (Larue et Slimi, 2013) 12

Figure 3.- Pieu battu (Bourokba, 2015) 14

Figure 4.- Pieu foré sous boue (Bourokba, 2015) 14

Figure 5.- Localisation zone du projet (Google earth) 18

Figure 6. - Implantation des points de sondages 23

Figure 7.- Mise en place de la sondeuse au niveau du point de sondage 24

Figure 8. -Exécution d'un sondage carotté (Technosol, 2017) 25

Figure 9.-Echantillon récupéré au niveau du carottier fendu SPT 26

Figure 10. -Réalisation d'un essai pressiométrique avec un Geopac +Geobox 27

Figure 11.- Coupe lithologique sondage carotté 1 28

Figure 12. - Variation de N_SPT 1 en fonction de la profondeur. 30

Figure 13. - Coupe lithologique sondage carotté 2 31

Figure 14.- Variation de N_SPT 2 en fonction de la profondeur 33

Figure 15. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP1) 36

Figure 16. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP2) 37

Figure 17. -Détermination de la valeur de Kp (Frank, 1999) 45

Figure 18. - Détermination de la valeur de Ple* (Frank, 1999) 46

Figure 19. -Détermination des valeurs de Ec et Ed (Frank, 1999) 49

Figure 20. - Valeur numérique de selon le fascicule 62 (Frank, 1999) 53

Tableaux

Tableau 1.-Ouvrages projetés sur la RN 2 (Ageroute, 2017) 17

Tableau 2. -Résultats des essais SPT 1 29

Tableau 3. -Résultats des essais SPT 2. 32

Tableau 4. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP1 34

Tableau 5. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP2 35

Tableau 6. -Définition des catégories conventionnelles des sols (Magnan, 1997) 38

Tableau 7. -Résultats des essais d'identification au SC1/SPT1 41

Tableau 8. -Résultats des essais mécaniques SC1-SPT1 (Cisaillement-OEdométrie) 41

Tableau 9. -Résultats des essais d'identification- S-SPT2 42

Tableau 10. -Résultats des essais mécaniques S-SPT2 (Cisaillement- OEdométrie) 43

Tableau 11. - Essais chimiques sur eaux de fleuve et de nappe 43

Tableau 12. - Valeurs coefficients de formes (DTU 13.12, 1988) 47

Tableau 13. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les sols (Magnan, 1997) 47

Tableau 14. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les roches (Magnan, 1997) 48

Tableau 15.- Résultats calcul de la capacité portante admissible avec la méthode

pressiométrique 50
Tableau 16.- Résultats calcul avec Geofond des tassements admissibles (méthode

pressiométrique) 50

Tableau 17.- Valeur de Kp selon le fascicule 62 (Hubert et Philipponnat, 1979) 52

Tableau 18.- Choix des courbes pour la détermination du frottement latéral unitaire (Hubert et

Philipponnat, 1979) 54

Tableau 19.- Résultats des calculs de la capacité portante d'un pieu 55

7

Listes des Annexes

Annexe 1 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (0.00 m à 13.00 m) ; Annexe 2 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (13.00 m à 25.00 m) ; Annexe 3 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire S/SPT2 ;

Annexe 4 : Echantillon d'argile récupéré à 17.00 m de profondeur (SPT 1) ;

Annexe 5 : Echantillon récupéré entre 11.00 m et 12.00 m de profondeur (Sables + Concrétions Calcaires, SPT 2) ;

Annexe 6 : Echantillon de sable vaseux récupéré à 2.00 m de profondeur (SPT 2) ; Annexe 7 : Puit illustrant le niveau d'eau de la nappe.