Terrassement et manutention des matériaux
Introduction au chapitre
Ce chapitre couvre les compétences essentielles liées au terrassement et à la manutention des matériaux pour l'opérateur de bouteur (bulldozer) dans le cadre de l'examen Sceau rouge. Vous y apprendrez les principes de coupe et de remblai, les techniques de nivellement, les calculs de volumes, les facteurs de foisonnement et de tassement, ainsi que les normes canadiennes applicables. La maîtrise de ces concepts est fondamentale, car ils représentent une proportion importante des questions d'examen et sont au cœur du travail quotidien de l'opérateur.
Principes fondamentaux du terrassement
Définitions clés
Le terrassement est l'ensemble des opérations de déplacement, d'excavation, de remblai et de nivellement des sols. Pour l'opérateur de bouteur, cela comprend :
La coupe (déblai) : l'enlèvement de matériau au-dessus de la cote d'élévation désirée.
Le remblai : l'apport de matériau pour élever le terrain à la cote requise.
Le nivellement : l'opération visant à obtenir une surface plane à une pente ou une élévation précise.
Le profilage : la mise en forme du terrain selon des pentes transversales et longitudinales spécifiques.
Le cycle de travail du bouteur
Le cycle de production d'un bouteur comprend quatre phases distinctes :
14.La coupe : la lame pénètre dans le sol pour arracher le matériau.
15.Le transport : le matériau est poussé vers le point de déversement.
16.Le déversement : le matériau est relâché.
17.Le retour : la machine revient en marche arrière au point de coupe.
La compréhension de ce cycle est essentielle pour estimer la production horaire et optimiser l'efficacité.
Forces en jeu et adhérence
Le bouteur déplace le matériau en utilisant la force de traction générée par ses chenilles. La force de traction disponible dépend de :
La puissance du moteur.
Le poids de la machine.
Le coefficient de traction du sol (voir tableau ci-dessous).
La résistance au roulement.
Tableau 1 : Coefficients de traction typiques (sol sec)
| Type de sol | Coefficient de traction |
|---|
| Argile sèche | 0,90 |
| Argile humide | 0,70 |
| Sable sec | 0,30 |
| Sable humide | 0,50 |
| Gravier compacté | 0,70 |
| Roche concassée | 0,60 |
| Terre végétale | 0,80 |
La résistance au roulement est la force qui s'oppose au déplacement de la machine. Elle est exprimée en pourcentage du poids de la machine. Pour un bouteur sur chenilles, elle varie généralement entre 2 % et 5 % selon l'état du sol.
Facteurs de foisonnement et de tassement
Le foisonnement
Le foisonnement est l'augmentation de volume d'un sol lorsqu'il est excavé et remué. Ce phénomène est dû à l'introduction d'air entre les particules. Le facteur de foisonnement est le rapport entre le volume en place et le volume foisonné.
Formule :
Facteur de foisonnement = Volume en place ÷ Volume foisonné
Tableau 2 : Facteurs de foisonnement et de tassement typiques
| Type de matériau | Foisonnement (%) | Facteur de foisonnement | Tassement (%) | Facteur de tassement |
|---|
| Argile (terre végétale) | 25 | 0,80 | 10 | 0,90 |
| Argile compacte | 40 | 0,71 | 15 | 0,85 |
| Sable et gravier | 12 | 0,89 | 5 | 0,95 |
| Gravier naturel | 15 | 0,87 | 8 | 0,92 |
| Roche (dynamitée) | 50 | 0,67 | 20 | 0,80 |
| Terre végétale | 30 | 0,77 | 12 | 0,88 |
Le tassement
Le tassement est la réduction de volume d'un sol remblayé sous l'effet de la compaction. Le facteur de tassement est le rapport entre le volume final compacté et le volume foisonné.
Formule :
Facteur de tassement = Volume final compacté ÷ Volume foisonné
Application pratique
Exemple de calcul :
Vous devez remblayer une excavation de 500 m³ (volume en place). Le matériau disponible est de l'argile compacte.
43.Volume foisonné nécessaire = 500 m³ ÷ 0,71 = 704 m³ (volume à transporter).
44.Volume compacté final = 704 m³ × 0,85 = 598 m³ (après compactage).
Piège fréquent : Ne confondez jamais le facteur de foisonnement et le facteur de tassement. Le premier s'applique lors de l'excavation, le second lors du remblai et de la compaction.
Calculs de volumes
La règle de la moyenne des aires
Pour calculer le volume entre deux sections transversales, on utilise la formule :
V = (A₁ + A₂) ÷ 2 × L
Où :
V = volume (m³)
A₁ = aire de la première section (m²)
A₂ = aire de la deuxième section (m²)
L = distance entre les deux sections (m)
La méthode des sections transversales
Cette méthode est utilisée pour les calculs de déblai et de remblai le long d'un axe. Les sections sont prises à intervalles réguliers (généralement 20 m ou 50 m).
Exemple :
Une route de 100 m de long nécessite un déblai. Les aires des sections à 0 m, 50 m et 100 m sont respectivement de 12 m², 18 m² et 15 m².
Volume entre 0 et 50 m : (12 + 18) ÷ 2 × 50 = 750 m³
Volume entre 50 et 100 m : (18 + 15) ÷ 2 × 50 = 825 m³
Volume total = 750 + 825 = 1 575 m³
La méthode de la surface moyenne
Pour les grandes surfaces (stationnement, plateforme), on peut utiliser la méthode de la surface moyenne :
V = A × (h₁ + h₂ + h₃ + ... + hₙ) ÷ n
Où A est la surface totale et h les hauteurs de déblai ou de remblai aux points de mesure.
Conversion des volumes
Il est essentiel de convertir correctement les volumes selon leur état :
Volume en place (banque) : matériau dans son état naturel.
Volume foisonné (meuble) : matériau excavé.
Volume compacté : matériau remblayé et compacté.
Tableau 3 : Conversion entre états
| Conversion | Formule |
|---|
| En place → Foisonné | Volume en place ÷ Facteur de foisonnement |
| En place → Compacté | Volume en place × (1 - Tassement %) |
| Foisonné → En place | Volume foisonné × Facteur de foisonnement |
| Foisonné → Compacté | Volume foisonné × Facteur de tassement |
| Compacté → En place | Volume compacté ÷ (1 - Tassement %) |
| Compacté → Foisonné | Volume compacté ÷ Facteur de tassement |
Techniques de nivellement au bouteur
Le nivellement grossier
Le nivellement grossier consiste à déplacer de grands volumes de matériau pour se rapprocher des cotes finales. Les techniques utilisées sont :
La coupe en pleine lame : la lame est chargée au maximum, utilisée pour les grands déplacements.
La coupe en coin : la lame est inclinée pour concentrer la coupe sur un côté, utile pour les sols durs.
La coupe en tranchée : on effectue des passes successives dans la même tranchée pour réduire les pertes latérales.
Le nivellement fin
Le nivellement fin (ou nivellement de précision) vise à obtenir la surface finale avec une tolérance de ± 20 mm. Techniques :
La coupe légère : la lame est à peine chargée, avec une profondeur de coupe de 2 à 5 cm.
Le lissage : la lame est utilisée avec un angle légèrement incliné pour étaler le matériau.
Le nivellement en marche arrière : utilisé pour les finitions, la lame est traînée en marche arrière pour lisser la surface.
Les pentes et les grades
La pente est exprimée en pourcentage (%) ou en degrés (°). La conversion est :
Pente (%) = (Dénivelé ÷ Distance horizontale) × 100
Exemple :
Une pente de 3 % signifie une élévation de 3 m pour 100 m de distance horizontale.
Tableau 4 : Conversion pente pourcentage / degrés
| Pente (%) | Angle (°) |
|---|
| 1 % | 0,57° |
| 2 % | 1,15° |
| 5 % | 2,86° |
| 10 % | 5,71° |
| 15 % | 8,53° |
| 20 % | 11,31° |
| 30 % | 16,70° |
| 45 % | 24,23° |
Le nivellement à l'aide de piquets
La méthode traditionnelle utilise des piquets de nivellement avec des marques de couleur :
Piquet de déblai : la marque indique la hauteur à couper.
Piquet de remblai : la marque indique la hauteur à remblayer.
Piquet de finition : la marque indique le niveau final exact.
Procédure :
99.Identifier les piquets et leurs marques.
100.Calculer la différence entre le terrain actuel et la cote visée.
101.Effectuer les passes de nivellement en vérifiant régulièrement.
102.Utiliser une règle ou un niveau pour les finitions précises.
Manutention des matériaux
Les types de matériaux
L'opérateur de bouteur doit connaître les caractéristiques des matériaux qu'il manipule :
Matériaux cohésifs (argile, limon) : adhèrent entre eux, difficiles à déplacer, mais forment des charges stables.
Matériaux granulaires (sable, gravier) : se déplacent facilement mais ont tendance à s'écouler sur les côtés de la lame.
Roche : nécessite souvent un pré-sciage ou un brise-roche, la lame peut être utilisée pour pousser les blocs.
Matériaux organiques (terre végétale) : doivent être retirés avant les travaux de fondation.
Les pertes de matériau
Les pertes latérales sont le matériau qui s'échappe sur les côtés de la lame pendant le transport. Elles dépendent de :
La largeur de la lame.
La nature du matériau.
La distance de transport.
La vitesse de déplacement.
Estimation des pertes :
Pour une lame droite, les pertes latérales peuvent atteindre 10 % à 30 % du volume chargé selon le matériau et la distance.
Techniques de réduction des pertes
Utiliser une lame à angle pour canaliser le matériau.
Travailler en tranchée pour que les parois retiennent le matériau.
Réduire la vitesse de transport pour les matériaux granulaires.
Utiliser des extensions de lame (ailerons) si disponibles.
Normes et réglementations canadiennes
Code canadien de l'électricité, Chapitre V
Bien que le bouteur ne soit pas directement connecté au réseau électrique, l'opérateur doit connaître les distances minimales à respecter près des lignes électriques. Le Code canadien de l'électricité, Chapitre V (norme CSA C22.3 No. 1) définit les distances de dégagement pour les lignes de transport d'énergie.
Distances minimales d'approche pour les équipements mobiles :
| Tension de la ligne | Distance minimale |
|---|
| 0 à 750 V | 3 m |
| 750 V à 75 kV | 3 m |
| 75 kV à 250 kV | 4,5 m |
| 250 kV à 550 kV | 6 m |
| Plus de 550 kV | 8 m |
Règle importante : Si la distance minimale ne peut être maintenue, l'opérateur doit cesser le travail et contacter le propriétaire de la ligne.
CSA B149.1 — Code sur le gaz naturel et le propane
Lors de travaux de terrassement, l'opérateur peut rencontrer des conduites de gaz. Le CSA B149.1 (Code sur le gaz naturel et le propane) exige :
L'obtention des plans de localisation des services publics avant l'excavation.
Le respect des procédures de localisation (appel au service de localisation).
L'arrêt immédiat des travaux en cas de dommage à une conduite.
Article 4.6.1 du CSA B149.1 : Toute personne qui endommage une conduite de gaz doit immédiatement aviser le propriétaire de la conduite et les autorités compétentes.
Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail
Le Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail (DORS/86-304) s'applique aux travaux sous juridiction fédérale. Les articles pertinents pour l'opérateur de bouteur incluent :
Article 14.1 : Exigences relatives aux véhicules et équipements motorisés.
Article 14.2 : Formation et compétence des opérateurs.
Article 14.3 : Inspection et entretien des équipements.
Procédures de sécurité pour le terrassement
Avant le début des travaux
145.Inspection du site : identifier les dangers (lignes électriques, conduites, pentes instables).
146.Vérification des services publics : obtenir les plans de localisation et marquer les emplacements.
147.Inspection de la machine : vérifier les freins, la direction, les chenilles, la lame, les vérins hydrauliques.
148.Évaluation des conditions du sol : détecter les zones instables ou saturées d'eau.
Pendant les travaux
Maintenir une distance sécuritaire des bords de talus et des excavations.
Travailler face à la pente lors des travaux en pente, jamais en travers.
Utiliser le siège de sécurité et la ceinture de sécurité en tout temps.
Signaler sa présence aux autres travailleurs sur le site.
Après les travaux
Stationner la machine sur un sol plat, lame au sol, frein de stationnement engagé.
Couper le moteur et retirer la clé.
Effectuer l'entretien quotidien (graissage, vérification des niveaux).
Estimation de la production
Facteurs influençant la production
La production horaire d'un bouteur (en m³/h) dépend de :
162.Le volume de la lame (capacité en m³).
163.Le facteur de charge de la lame (0,6 à 1,0 selon le matériau).
164.L'efficacité de l'opérateur (0,75 à 0,95).
165.Le temps de cycle (coupe + transport + déversement + retour).
Formule de production
Production (m³/h) = (Volume de la lame × Facteur de charge × Efficacité × 60) ÷ Temps de cycle (minutes)
Exemple :
Un bouteur avec une lame de 4,5 m³, facteur de charge de 0,85, efficacité de 0,85, et un temps de cycle de 1,5 minute :
Production = (4,5 × 0,85 × 0,85 × 60) ÷ 1,5 = 195,1 m³/h (volume foisonné)
Pour obtenir le volume en place : 195,1 × 0,80 = 156,1 m³/h (pour un facteur de foisonnement de 0,80).
Optimisation du temps de cycle
Réduire la distance de transport : planifier le travail pour minimiser les déplacements.
Utiliser la pente : travailler en descente pour la coupe et le transport.
Éviter les virages serrés : les manœuvres augmentent le temps de cycle.
Maintenir une vitesse constante : éviter les arrêts et démarrages fréquents.
Entretien et inspection de la lame
Composants de la lame
La lame du bouteur comprend :
Le tablier (corps de la lame).
Les bords de coupe (plaques d'usure).
Les coins (pointes d'usure).
Les ailerons (extensions latérales).
Le système hydraulique (vérins de levage et d'inclinaison).
Inspection quotidienne
Vérifier l'usure des bords de coupe (épaisseur minimale selon le manuel du fabricant).
Contrôler les boulons de fixation (couple de serrage).
Inspecter les flexibles hydrauliques (fissures, fuites).
Vérifier le niveau d'huile hydraulique.
Contrôler l'état des chenilles et de la tension.
Usure des bords de coupe
L'usure des bords de coupe affecte directement la performance :
Bord usé : augmente la force nécessaire pour pénétrer le sol.
Bord cassé : risque de dommages à la lame et au châssis.
Remplacement : les bords doivent être remplacés lorsque l'usure atteint 50 % de l'épaisseur d'origine.
Pièges à éviter
199.Confondre les facteurs de foisonnement et de tassement : le foisonnement s'applique à l'excavation, le tassement au remblai. Lisez attentivement l'énoncé de la question.
200.Oublier de convertir les volumes : une question peut donner un volume en place et demander un volume foisonné. Vérifiez toujours l'état du matériau.
201.Négliger les pertes latérales : dans les calculs de production, les pertes peuvent réduire le volume effectif de 10 % à 30 %.
202.Ignorer les distances électriques : les questions sur les distances minimales d'approche sont fréquentes. Mémorisez le tableau des distances selon la tension.
203.Utiliser la mauvaise formule de pente : la pente en pourcentage est le rapport dénivelé/distance horizontale, pas la distance inclinée.
204.Oublier le facteur d'efficacité : dans les calculs de production, l'efficacité de l'opérateur et les conditions de travail réduisent toujours la production théorique.
205.Ne pas tenir compte du temps de retour : le temps de cycle complet comprend la coupe, le transport, le déversement ET le retour en marche arrière.
206.Confondre les normes : le Code canadien de l'électricité, Chapitre V concerne les lignes électriques ; le CSA B149.1 concerne le gaz. Ne les mélangez pas.
207.Oublier les procédures de localisation : avant toute excavation, la localisation des services publics est obligatoire. Une question peut porter sur cette procédure.
208.Négliger l'inspection préalable : les questions sur l'inspection quotidienne de la lame et de la machine sont courantes. Connaissez les points de vérification.
Résumé
Le terrassement comprend la coupe, le transport, le déversement et le retour. Chaque phase influence la production.
Le facteur de foisonnement (volume en place ÷ volume foisonné) est toujours inférieur à 1. Le facteur de tassement (volume compacté ÷ volume foisonné) est également inférieur à 1.
Les calculs de volumes utilisent la règle de la moyenne des aires : V = (A₁ + A₂) ÷ 2 × L.
Les pentes sont exprimées en pourcentage : Pente (%) = (Dénivelé ÷ Distance horizontale) × 100.
Les pertes latérales peuvent atteindre 30 % pour les matériaux granulaires. Utilisez des techniques de réduction (tranchée, lame à angle).
Le Code canadien de l'électricité, Chapitre V impose des distances minimales d'approche des lignes électriques (3 m à 8 m selon la tension).
Le CSA B149.1 régit les travaux près des conduites de gaz. Toute dommage doit être signalé immédiatement.
La production se calcule : (Volume de lame × Facteur de charge × Efficacité × 60) ÷ Temps de cycle.
L'inspection quotidienne de la lame, des chenilles et du système hydraulique est obligatoire avant chaque quart de travail.
La sécurité prime : distance des talus, travail face à la pente, ceinture de sécurité, et arrêt du moteur avant tout entretien.
Questions de révision
223.Quel est le volume foisonné d'un déblai de 850 m³ en place si le facteur de foisonnement est de 0,75 ?
Réponse : 850 ÷ 0,75 = 1 133 m³.
225.Une pente a un dénivelé de 4,5 m sur une distance horizontale de 150 m. Quelle est sa pente en pourcentage ?
Réponse : (4,5 ÷ 150) × 100 = 3 %.
227.Un bouteur a une lame de 5,2 m³, un facteur de charge de 0,80, une efficacité de 0,85 et un temps de cycle de 2 minutes. Quelle est sa production horaire en volume foisonné ?
Réponse : (5,2 × 0,80 × 0,85 × 60) ÷ 2 = 106,1 m³/h.
229.Quelle est la distance minimale d'approche pour une ligne électrique de 150 kV ?
Réponse : 4,5 m (selon le Code canadien de l'électricité, Chapitre V).
231.Un remblai de 600 m³ (volume compacté) est requis. Le matériau disponible a un facteur de tassement de 0,85. Quel volume foisonné est nécessaire ?
Réponse : 600 ÷ 0,85 = 706 m³.
Ce chapitre vous a fourni les connaissances essentielles sur le terrassement et la manutention des matériaux pour l'examen Sceau rouge. Révisez les tableaux de facteurs, les formules de calcul et les normes de sécurité. La pratique des calculs est essentielle : refaites les exemples et les questions de révision jusqu'à ce que les méthodes soient parfaitement maîtrisées. Bonne préparation !
