Mur de soutènement

Les murs-poids en maçonnerie, tel celui-ci à Rio de Janeiro, sont la plus ancienne technique de soutènement.

Le mur de soutènement est un mur vertical ou sub-vertical qui permet de contenir des terres (ou tout autre matériau granulaire ou pulvérulent) sur une surface réduite. La retenue des terres par un mur de soutènement répond à des besoins multiples : préserver les routes et chemins des éboulements et glissement de terrain, structurer une berge naturelle en un quai (ports maritimes et voies navigables), parer en soubassement les fondations d'édifices de grande hauteur ou de digues, créer des obstacles verticaux de grande hauteur (murs d'escarpe et glacis dans les fortifications), soutenir des fouilles et tranchées de chantier pour travailler à l'abri de l'eau (batardeau), établir des fondations ou créer des parkings souterrains, etc.

On trouve des murs de soutènement en pierres sèches, en moellons, en pierres de taille, en briques, en béton armé, en acier, voire en bois ou en polymère (vinyle).

Historique

Dans les premiers besoins générant le mur de soutènement se trouve la fabrication de terrasses sur des terrains pierreux en pente pour un usage agricole, terrasses bordées de murs bas en pierres crues (pierres brutes mises sur assise sans mortier et en opus peu élaboré) récupérées par l'érosion des sols : ces murs sont édifiés pour combattre celle-ci (par exemple en Ardèche).

Puis on trouve la construction de terrasses recevant des édifices imposants. Ces murs furent dès l'antiquité des murs massifs constitués en maçonnerie soignée de blocs de pierre (dont l'exemple évocateur est celui des temples en gradins Incas).

Dans sa version initiale de l'époque moderne le mur poids en béton qui succéda au milieu du XX^e siècle à la maçonnerie par appareillage du génie militaire ou civil, se compose d'un voile (mur mince) et d'une semelle. (Cette semelle varie en largeur suivant plusieurs facteurs dont la surcharge sur la partie supérieure, le poids volumique et la qualité des sols de fondation, la pente de talus naturel du matériau retenu par le mur).
Depuis quelques décennies, les parois préfabriquées se sont largement substituées aux murs en béton coulé sur place et aux murs en maçonnerie appareillée, parce qu'elles sont meilleur marché, plus rapides et plus faciles à mettre en œuvre, et plus favorables à l'environnement.

Principe du soutènement

La principale considération dans le dimensionnement des soutènements, quel que soit leur type, est la correcte estimation de la poussée des terres ou du matériau retenu par cette paroi. Dans leur état naturel, les terres tendent à se conformer en un tas pyramidal conique à la façon d'un tas de sable présentant une pente de talus naturel. L'interposition d'un écran de soutènement dans un massif de terre se substitue à la partie manquante à la base et reçoit une partie du poids des terres restantes en une composante biaise de poussée qui tend à faire basculer et en même temps glisser le mur de soutènement disposé. Pour combattre cette poussée des terres, le mur peut être constitué de différentes façons :

• opposer un poids supérieur à la partie remplacée en contre-balancement de la poussée : tels sont les murs poids ;
• être ancré dans un corps mort fournissant une inertie ou ancré plus loin dans le sol à proximité qui ne fait pas partie de l'ensemble susceptible de glissement ou a une meilleure composition afin que la poussée soit contenue, éviter le glissement et annuler le moment de basculement: ce sont les parois ancrées ;
• résister au basculement par une semelle insérée sous les terres, semelle de surface de base en rapport avec la hauteur fournissant le moment de renversement : murs Cantilever (en L) ;
• réduire la poussée par un épaulement des terres retenues entre deux contreforts : murs à redans ;

Les murs de soutènement, quel que soit leur type, doivent en principe être drainés, car la pression de l'eau retenue derrière un mur sans interstices d'évacuation augmente d'autant la poussée sur l'ouvrage et modifie la "consistance" du matériau en le fluidifiant ce qui apporte une transmission de poussée d'une partie plus importante, la friction (phénomène de s'agripper) en résistance au glissement ayant partiellement disparu, la pente naturelle du tas diminue.

Le mur poids

Le principe du mur poids est d'opposer le poids de la maçonnerie du soutènement à la poussée des terres qui tendent à le renverser. La poussée des terres est minimale au sommet du mur et croît avec la profondeur en arrière du mur : c'est pourquoi les murs poids s'épaississent vers la base (le fruit). Les murs de soutènement de type ouvrage poids sont connus depuis l'Antiquité. Ils sont constitués en pierres taillées, moellons ou en brique.

La paroi ancrée

Paroi ancrée préfabriquée (Brésil). Les têtes de tirants doivent être protégées des chocs et de la corrosion.

La paroi ancrée est formée d'éléments verticaux (pieux, planches ou tubes) liés entre eux par un procédé quelconque (mortier, planches, emboîtement), et elle s'oppose à la poussée du sol par des tirants d'ancrage (le plus souvent en acier) qui relient l'écran à une plaque ou un corps mort (rocher ou bloc maçonné ou bloc béton) enterré à une certaine distance en arrière de l'écran : la plaque ou le corps mort profitent ainsi de l'inertie du sol plus ou moins visqueux (ou malléable, voir la Rhéologie des solides).

La plupart des parois ancrées (ou rideaux ancrés) sont aujourd'hui constituées de palplanches battues ou vibrées.

La paroi préfabriquée

La paroi préfabriquée est constituée d'éléments (généralement en béton armé ou en bois) tels que des parois en L, mis en place à l'avancement et liaisonnés entre eux par des pieux ou par des joints en béton. Il en existe différents types, dont l'un des plus anciens est la paroi généralement appelée berlinoise, composée de panneaux de bois ou de béton empilés entre deux éléments foncés dans le sol à profil en H (poutres laminées en acier ou pieu en béton), avec insertion progressive des panneaux en excavation fonction de la tenue des terres avoisinantes. La berlinoise peut être utilisée comme mur de soutènement enterré provisoire pendant la réalisation de travaux. Elle peut être solidifiée par projection de béton et servir de soutènement définitif, ce dans le cas d'une paroi parisienne.

La paroi moulée

La paroi moulée est un mur en béton armé coulé dans le sol. La paroi est réalisée par panneaux unitaires creusés par des outils d'excavation telle une benne^[1] (mécanique ou hydraulique) ou une hydro haveuse^[2]. Les excavations sont de forme rectangulaire, entre 0.50 et 1.80 m d'épaisseur et de 2 à 10m de longueur. La profondeur dépend de l'ouvrage à construire. Au fur et à mesure de la réalisation du forage, on le remplit avec de la boue (boue bentonitique) dont les propriétés (notamment la thixotropie) permettent de stabiliser les parois du forage. Une fois atteinte la profondeur voulue (jusqu'à 100m), on installe les cages d'armatures, éventuellement un joint vertical aux extrémités du forage, puis les colonnes de bétonnage. Le béton est coulé dans ces colonnes (densité 2.5 T/m3 environ) et il substitue la boue bentonitique (densité 1.05 T/m3 environ) qui avait été mise en phase provisoire pour le maintien du forage. La boue est pompée depuis le haut de la tranchée. Elle peut être recyclée et réutilisée pour un prochain forage. L'opération de bétonnage est donc réalisée sous fluide, elle doit être continue car une reprise le lendemain ne permet pas de garantir l'étanchéité de l'ouvrage.

Le mur en Terre Armée®

Il s'agit d'une méthode de soutènement assez récente (1963) développée par Henri Vidal^[3], qui consiste à utiliser le sol, et non un mur en béton pour assurer la stabilité d'un versant. Le concept est de renforcer le sol par l'ajout d'armatures qui solliciteront un frottement entre elles et les cailloux du remblai. Un massif en terre armée est constitué de trois composants^[4] :

• Un remblai granulaire compacté en couches peu épaisses.
• Les armatures disposées en lit dans le remblai qui peuvent être de deux natures : Les métalliques qui sont jusqu'à maintenant les plus répandues et des armatures en géo synthétique qui ne présentent pas de problème de corrosion et qui tendent à remplacer les premières.
• Un parement, faisant le lien entre les armatures et assurant l'esthétique du mur, il est généralement réalisé en éléments de béton préfabriqué faciles à assembler, en pneus ou autres éléments récupérés destinés à être couverts de végétaux.

L'ensemble forme un massif stable assurant la retenue de la poussée du sol en place. Cette technique permet de réaliser plusieurs types d'ouvrage comme des soutènements de talus ou des voûtes^[5].

Voir aussi

• Restanque
• Culture en terrasses

Notes

Liens externes

• Sétra : Typologie des ouvrages de soutènement - Murs
• Exemples de parois moulées réalisées par Solétanche Bachy
• Exemples de murs de soutènement réalisés par Botte Fondations

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