Un remblai mal compacté ne se voit pas. Il se tasse deux hivers plus tard, fissure la dalle posée dessus ou creuse la chaussée au droit d'une tranchée refermée. Le contrôle de compactage tranche avant qu'il soit trop tard, avec des chiffres relevés sur place, couche par couche. On vous montre les trois familles d'essais, ce que veulent dire les objectifs q3 et q4, et ce qui se passe quand un résultat ne passe pas.
Sommaire
- Ce qu'un remblai mal compacté provoque
- Les trois familles d'essais de compactage
- La densité mesurée au gammadensimètre
- Les objectifs q3, q4 et q5 à atteindre
- La portance mesurée à la dynaplaque
- La déflexion mesurée à la poutre de Benkelman
- Le nombre d'essais et le moment pour les faire
- Ce qui se passe quand un résultat ne passe pas
- Réceptionner le remblai et lire le procès-verbal
- Des guides publics de contrôle en accès libre
- Questions fréquentes
Ce qu'un remblai mal compacté provoque
Compacter, c'est chasser l'air et l'eau d'un sol pour rapprocher les grains. Un sol bien serré porte les charges sans bouger. Un sol resté lâche se tasse sous son propre poids et sous le trafic.
Un essai de compactage sur chantier mesure ce serrage tant qu'il reste corrigeable. Une fois la tranchée refermée et la chaussée refaite, rouvrir pour reprendre une couche coûte dix fois le prix d'un essai.
Les désordres qui apparaissent des mois plus tard
- Affaissement de la chaussée au droit d'une tranchée de réseau, six à dix-huit mois après
- Tassement d'une plateforme qui fissure la dalle ou le dallage posé dessus
- Flaques et nids-de-poule qui réapparaissent chaque hiver sur la zone reprise
- Conduite enterrée qui se déforme parce que le sol autour n'a pas calé le tuyau
- Reprise en sous-œuvre à la charge de qui a réceptionné sans contrôle
Cette vérification fait partie des travaux de chantier, au même titre que les prestations d'une étude géotechnique menées avant les terrassements. La reconnaissance dit ce qu'il y a dans le sol avant. Le contrôle de compactage juge le sol remis en place après.
Les trois familles d'essais de compactage
Le mot « essai de compactage » recouvre trois mesures différentes, qui ne disent pas la même chose et ne se remplacent pas. C'est le premier point à comprendre avant de lire un rapport.
Densité
Le serrage réel de la couche, comparé à une densité de référence de laboratoire. C'est la famille qui renseigne directement sur le degré de compactage du matériau.
Portance
La raideur de la plateforme sous une charge appliquée en surface, exprimée en mégapascals. Elle dit si la couche supporte la suite du chantier.
Déflexion
L'enfoncement de la surface au passage d'une roue chargée, mesuré au centième de millimètre. Elle juge la structure entière, pas une couche.
| Famille | Appareils courants | Grandeur obtenue | Références |
|---|---|---|---|
| Densité en place | Gammadensimètre, densitomètre à membrane, pénétromètre dynamique | Masse volumique sèche, en pourcentage de l'optimum Proctor | NF P 94-061-1 et 94-061-2, NF P 94-105, NF P 94-063 |
| Portance | Plaque statique, dynaplaque | Module de déformation EV2 ou Edyn, en MPa | NF P 94-117-1, NF P 94-117-2 |
| Déflexion | Poutre Benkelman, déflectographe, déflectomètre à masse tombante | Enfoncement, en centièmes de millimètre | NF P 98-200-1 à 98-200-5 |
Attention : un bon module de portance ne prouve pas un bon compactage. Le Cerema signale qu'un matériau fin à l'état sec, même mal compacté, donne des valeurs de module élevées à court terme. La norme de la dynaplaque le dit noir sur blanc, le module sous chargement dynamique caractérise la portance des plateformes, pas l'état de compactage des matériaux.
La densité mesurée au gammadensimètre
Pour savoir si la couche est serrée, il faut mesurer sa masse volumique là où elle est posée. Trois appareils s'en chargent, selon la taille du chantier et les contraintes du site. Ils font partie du matériel emmené sur le terrain par les équipes de contrôle.
Le gammadensimètre et sa source radioactive
L'appareil envoie un flux de rayons gamma depuis une source radioactive et compte les photons qui traversent le sol. Plus le sol est dense, moins de photons passent. La lecture donne la masse volumique humide, corrigée par la teneur en eau pour obtenir la densité sèche. Une mesure prend une minute par point.
Les deux orthographes circulent sur les chantiers, gamma-densimètre avec trait d'union et gammadensimètre en un seul mot. C'est cette seconde forme qui figure dans le titre de la norme française, NF P 94-061-1, sous le nom de méthode au gammadensimètre à pointe à transmission directe.
La source radioactive change tout côté logistique. L'appareil et son opérateur relèvent d'une personne compétente en radioprotection. Le transport et le stockage de la source obéissent à des règles strictes. Un petit chantier passe donc souvent par un autre appareil.
Le densitomètre à membrane, sans radioactivité
Cet appareil mesure le volume d'un petit trou creusé dans le sol, par l'expansion d'une membrane sous pression d'eau. On pèse le sol retiré, on connaît le volume, on en déduit la densité. La norme NF P 94-061-2 le régit. Léger, sans contrainte de radioprotection, il convient aux petits chantiers et aux contrôles ponctuels.
Le pénétromètre dynamique, sur toute la hauteur
Cet appareil enfonce une tige par battage et mesure la résistance rencontrée à chaque coup, sur toute l'épaisseur du remblai. Le graphique obtenu, appelé pénétrogramme, se compare à des droites de référence liées à la classe du sol et à l'objectif visé. Deux normes coexistent selon le modèle, NF P 94-105 pour l'énergie variable et NF P 94-063 pour l'énergie constante.
Son atout tient en une phrase. Il contrôle toute l'épaisseur d'une couche d'un seul sondage, là où le gammadensimètre mesure une tranche. En tranchée de réseau, les règlements de voirie indiquent que le contrôle se fait le plus souvent au pénétromètre dynamique. Son principe détaillé est traité dans la page consacrée à l'essai au pénétromètre dynamique.
Bon à savoir : le guide de voirie du département de la Corrèze décrit le lit de pose et l'enrobage d'une canalisation comme du sable propre ou des gravillons, des matériaux très difficilement compactables voire incompactables. Ils se mettent en place par serrage mécanique, avec deux passes de plaque vibrante légère. Le même guide précise qu'un contrôle au pénétromètre n'a alors pas lieu d'être sur cette zone.
Les objectifs q3, q4 et q5 à atteindre
Avant de mesurer quoi que ce soit, le marché de travaux fixe une cible. Cette cible porte un nom, l'objectif de densification. Les normes NF P 98-331 et NF P 98-115 en définissent cinq, notés q1 à q5, par ordre d'exigence décroissante, et chacun est rattaché à une zone d'ouvrage précise. Le guide des terrassements, dit GTR, rédigé par l'IDRRIM et édité par le Cerema dans son édition de mai 2023, fixe de son côté les moyens de les atteindre, épaisseur des couches, nombre de passes et classe d'engin.
Chaque objectif impose deux seuils à la fois, une densité moyenne sur la couche et une densité minimale en fond de couche. Les deux doivent être tenus.
| Objectif | Où il s'applique | Densité moyenne | Densité en fond de couche |
|---|---|---|---|
| q2 | Assise de chaussée | 97 % de l'optimum Proctor modifié | 95 % de l'optimum Proctor modifié |
| q3 | Couche de forme, partie haute de remblai sous trafic | 98,5 % de l'optimum Proctor normal | 96 % de l'optimum Proctor normal |
| q4 | Remblai courant, partie basse de remblai | 95 % de l'optimum Proctor normal | 92 % de l'optimum Proctor normal |
| q5 | Zone d'enrobage des tranchées profondes | 90 % de l'optimum Proctor normal | 87 % de l'optimum Proctor normal |
À noter : le seuil qui s'applique à votre chantier est celui écrit au cahier des clauses techniques particulières du marché. Les protocoles de contrôle des agences de l'eau précisent que si le cahier ne fixe aucun objectif de compactage, c'est la norme NF P 98-331 qui sert de référence par défaut.
Deux détails de lecture évitent les erreurs d'interprétation.
- Les objectifs q3, q4 et q5 se réfèrent au Proctor normal, l'énergie de compactage modérée des remblais courants.
- L'objectif q2 se réfère au Proctor modifié, une énergie plus forte réservée aux assises de chaussée. Un chiffre de q2 ne se compare donc pas à un chiffre de q4.
Le 100 % auquel tous ces pourcentages se rapportent vient du laboratoire, et pas du chantier. C'est la seconde source de confusion après celle des appareils. C'est la densité de référence obtenue par l'essai Proctor sur un échantillon du même matériau. Sans cette référence, annoncer « 95 % » n'a aucun sens. Le détail des seuils figure aussi dans la fiche du lexique sur les objectifs de compactage q3 et q4.
La portance mesurée à la dynaplaque
La portance ne dit pas si le sol est serré. Elle dit s'il résiste aux déformations sous les charges qui vont arriver. C'est le critère de réception des plateformes support, celui qui autorise ou bloque la mise en œuvre de la couche suivante.
Ce que le chantier appelle la dynaplaque
Le mot n'est pas du jargon de chantier, il figure dans la norme. La NF P 94-117-2 nomme deux appareils, Dynaplaque 1 et Dynaplaque 2. Une masse tombe sur un ressort amortisseur posé sur une plaque rigide de 600 mm, et l'appareil enregistre la réponse du sol au troisième choc, les deux premiers servant à asseoir la plaque.
Le Cerema décrit la sollicitation comme analogue, en intensité et en fréquence, à celle du passage d'un essieu chargé à 13 tonnes roulant à 60 km/h. C'est une analogie de sollicitation, pas la reproduction d'un passage de camion. Montée sur un véhicule léger, la dynaplaque permet 20 à 40 mesures par heure, contre 4 à 6 pour la plaque statique.
La plage de mesure est la même dans la norme et dans la note du Cerema. Elle va de 20 à 250 MPa avec la Dynaplaque 2, et de 20 à 100 MPa avec la Dynaplaque 1, avec une dispersion plus forte au-delà de 80 MPa sur ce dernier modèle.
À noter : la dynaplaque et la plaque dynamique légère sont deux appareils différents, souvent confondus. La première est normalisée en France. La seconde, plus petite et portative, est souvent appelée dynaplaque légère sur les chantiers. Elle n'est décrite par aucune norme française et reste indicative, comme le rappelle le Cerema. Elle fournit le module Evd de la plaque dynamique légère, une grandeur qui ne se compare pas aux modules mesurés à la plaque ou à la dynaplaque.
L'essai à la plaque et le module EV2
La plaque statique reste la référence historique. Une plaque rigide de 60 cm est chargée en deux cycles sous un camion qui sert de massif de réaction, et l'enfoncement du second cycle donne le module EV2. Le principe complet est détaillé dans la page dédiée à l'essai de portance à la plaque et au module EV2.
Trois contraintes pratiques départagent les deux méthodes sur un chantier réel.
- La plaque statique exige un massif de réaction appliquant au moins 8 tonnes sur la plaque et 1,20 m entre le pneu et le centre de la plaque, difficile en tranchée ou en pente.
- La dynaplaque tourne cinq fois plus vite, ce qui change le coût sur un grand linéaire.
- Aucune des deux n'est conseillée sur une couche traitée aux liants hydrauliques, où la mesure lit la prise du liant et non la réponse du sol.
La déflexion mesurée à la poutre de Benkelman
La déflexion, c'est le déplacement vertical d'un point de la surface sous l'effet d'une charge. Le Cerema l'exprime en centièmes de millimètre. Un ordre de grandeur parlant, l'enfoncement qu'un œil humain distingue sous un camion de 13 tonnes tourne autour de 200 centièmes de millimètre, soit 2 mm.
La différence avec une densité tient en une phrase. Une densité juge une couche que l'on vient de poser. Une déflexion juge la réponse de l'empilement complet sous une roue qui roule, revêtement compris.
L'essai à la poutre de Benkelman et le camion de 13 tonnes
Le protocole décrit par le Cerema ne laisse pas de marge. Un camion à essieu arrière simple, roues jumelées, pesé avant les mesures pour garantir une charge de 13 tonnes à 2 % près, recule vers le point de mesure. Une poutre articulée posée au sol, appelée poutre de Benkelman, enregistre l'enfoncement maximal au passage de l'essieu, au centième de millimètre. La norme NF P 98-200-2 encadre l'appareil sous le nom de déflectomètre Benkelman modifié.
Le matériel est léger, robuste et peu coûteux. Deux limites reviennent souvent. Le rendement reste faible, 6 à 8 mesures à l'heure. Et le camion doit reculer droit, faute de quoi il abîme la poutre.
Le déflectomètre à masse tombante et le déflectographe
Le déflectographe Lacroix mesure en continu, entre les roues jumelées d'un poids lourd, avec un pas d'environ 4 mètres. Il ausculte 6 à 20 kilomètres par jour. Sur un linéaire suffisant, il donne la déflexion caractéristique, la moyenne des mesures augmentée de deux fois l'écart type, définie par la norme NF P 98-200-1.
Le déflectomètre à masse tombante, connu sous le sigle anglais FWD, applique une charge de 30 à 70 kN par une plaque de 30 cm et relève le bassin de déflexion en neuf points, à l'aide de géophones. Il donne accès aux modules de chaque couche par calcul inverse. Le Cerema le décrit comme non normalisé en France et peu répandu sur le territoire, contrairement aux pays anglo-saxons et à l'Europe du Nord.
Important : aucun seuil de déflexion universel n'existe. Sur une section courte auscultée seulement à la poutre, la déflexion caractéristique ne peut pas être calculée. Les seuils doivent alors être écrits en valeur absolue dans le marché, et fixés par un géotechnicien selon le comportement des matériaux employés.
Le nombre d'essais et le moment pour les faire
La cadence dépend de l'ouvrage. Deux référentiels cohabitent, celui des tranchées de réseaux et celui des plateformes. Pour les canalisations, les conditions de réception figurent au chapitre 7 du fascicule 70-I du cahier des clauses techniques générales, dans sa version de mai 2021.
| Situation | Fréquence minimale | Origine |
|---|---|---|
| Tranchée, tronçon courant | 1 essai tous les 50 mètres | Protocoles agences de l'eau, fascicule 70 |
| Tranchée, regards | 1 essai tous les 3 regards | Protocoles agences de l'eau, fascicule 70 |
| Tranchée, branchements | 1 essai tous les 5 branchements | Protocoles agences de l'eau, fascicule 70 |
| Arase de terrassement | 1 essai tous les 500 m², soit environ 1 tous les 60 m par voie | Note Cerema portance des plateformes |
| Couche de forme | 1 essai tous les 250 m², soit environ 1 tous les 30 m par voie | Note Cerema portance des plateformes |
Ces trois valeurs sont celles retenues par les protocoles de contrôle des agences de l'eau qui appliquent le fascicule 70. Ce sont des minimums, et les règlements de voirie durcissent souvent la règle sur les voies qu'ils gèrent. Le département de la Corrèze impose par exemple un point aux abords de chaque regard et un point sur chaque antenne, là où le fascicule 70 se contente d'un sur trois. Le Cerema conseille de son côté de resserrer à un point tous les 20 mètres sur les chantiers à fort enjeu.
Le calendrier compte autant que le nombre.
- On mesure couche par couche, après compactage et avant de poser la couche suivante.
- En tranchée, le contrôle passe avant l'inspection caméra et avant la reconstitution de la chaussée définitive.
- Les mesures de portance se font hors période de gel, de dégel ou de pluie.
- Après un traitement à la chaux, il faut attendre 48 heures au minimum. Après un traitement aux liants hydrauliques, comptez 3 à 7 jours sur une arase et environ 28 jours sur une couche de forme.
Ce qui se passe quand un résultat ne passe pas
Un résultat en dessous du seuil ne condamne pas automatiquement le remblai. Les normes de contrôle au pénétromètre classent l'écart en quatre types, du plus bénin au plus grave, et chaque type appelle une décision différente.
| Type d'anomalie | Zone de remblai | Zone d'enrobage |
|---|---|---|
| Type 1 | Réception acceptable | Réception acceptable |
| Type 2 | Réception acceptable | Réception non acceptable |
| Type 3 | Réception non acceptable | Réception non acceptable |
| Type 4 | Réception non acceptable | Réception non acceptable |
La nuance mérite d'être retenue. Une anomalie de type 2 passe dans le corps du remblai et bloque la réception autour de la canalisation. Une anomalie de type 2 coincée entre deux anomalies de type 3 ou 4 est jugée non acceptable par le gestionnaire de voirie, qui demande alors des investigations complémentaires.
La suite obéit à une procédure fixe.
Contre-essai sur le même tronçon
Un second essai est réalisé au même endroit. Les règlements de voirie imposent souvent qu'il soit confié à un organisme différent du premier.
Résultat confirmé, le tronçon est refusé
Si le contre-essai confirme le premier, le tronçon est déclaré non conforme et doit être remis en état avant toute reprise de chaussée.
Résultat contredit, un troisième essai tranche
Si le contre-essai infirme le premier, un troisième essai est réalisé et son résultat détermine la conformité du tronçon.
Reprise du tronçon non conforme
Selon la gravité, on purge la zone, on foisonne puis on recompacte, on aère ou on humidifie le matériau, on traite avec un réactif, ou on ajoute une surépaisseur.
Sur une plateforme, la logique est la même mais l'échelle change. Le Cerema classe l'anomalie selon la part de points non conformes, moins de 10 %, de 10 à 50 %, ou plus de 50 %. Au-delà de la moitié des points, l'écart remet en cause le dimensionnement de l'ouvrage et impose une étude.
Réceptionner le remblai et lire le procès-verbal
La réception est le moment où le maître d'ouvrage accepte ou refuse l'ouvrage compacté. Elle s'appuie sur un document écrit, le procès-verbal de contrôle.
Le contrôleur doit être indépendant du terrassier
Le contrôle revient à un laboratoire ou à un bureau d'études géotechniques indépendant de l'entreprise qui a posé le remblai. Celui qui pose la couche ne juge pas sa qualité.
Pour les réseaux d'assainissement neufs, les protocoles des agences de l'eau vont plus loin. Ils demandent un opérateur accrédité, indépendant de l'entreprise de pose, mais aussi du maître d'œuvre et de l'assistant à maîtrise d'ouvrage. Cette exigence s'applique dès lors que le marché rend le fascicule 70 contractuel.
L'accréditation, elle, n'est pas exigée partout. Certains maîtres d'ouvrage la demandent, notamment pour la réception des réseaux neufs, qui relève de la section Inspection du Comité français d'accréditation. Vous pouvez vérifier celle d'un prestataire sur la page de cette section du Cofrac avant de le retenir.
Les quatre points contrôlés avant de réceptionner
Le module mesuré à la fin des travaux ne suffit pas à prononcer la réception d'une plateforme. Le Cerema en fixe quatre.
À vérifier avant de signer une réception
Un point de vigilance rarement écrit noir sur blanc. De bons résultats d'essais n'autorisent pas à surclasser une plateforme par rapport au classement prévu au projet. Ce classement ne se décide qu'au stade de l'étude, pas au vu d'une campagne de mesures favorable.
Ce qui fait varier le prix d'une campagne
Un contrôle se facture au point de mesure ou à l'intervention, jamais au forfait valable partout. Quatre paramètres pèsent sur le devis.
- Le nombre de points, imposé par le plan de contrôle et la longueur de tranchée ou la surface de plateforme.
- L'appareil retenu, un gammadensimètre avec suivi de radioprotection ou une dynaplaque montée sur véhicule ne se facturent pas comme un pénétromètre léger.
- Le déplacement et l'attente, un contrôle couche par couche impose plusieurs venues sur site.
- Les contre-essais, à la charge de celui qui a obtenu l'autorisation de voirie, et confiés à un autre organisme.
Le coût d'un essai reste sans commune mesure avec celui d'une reprise après tassement. Pour un chiffrage adapté à votre chantier, mieux vaut comparer plusieurs propositions.
Des guides publics de contrôle en accès libre
Plusieurs organismes publics mettent en ligne leurs règles de contrôle. Ces documents montrent comment un gestionnaire de voirie encadre concrètement la densification, les fréquences d'essai et la réception. Ils visent des chantiers de voirie et de réseaux, mais les objectifs q3 et q4 et les méthodes de mesure restent les mêmes pour une plateforme de maison ou de bâtiment industriel.
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Guide de remblayage des tranchées, département de la Corrèze, mise à jour 2024
Objectifs q2 à q5, fréquences de contrôle, lecture des pénétrogrammes, anomalies de type 1 à 4 et modèle de procès-verbal d'acceptation.
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Conditions d'exécution des tranchées, Métropole Nice Côte d'Azur
Tableau des objectifs de densification q1 à q5, fréquence de contrôle au pénétromètre par tranche de linéaire et critères d'acceptation par zone.
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Méthodologie de mesure de la portance des plateformes, note d'information Cerema
Description de chaque essai de portance et de déflexion, densité de points recommandée, conditions d'intervention et gestion des anomalies.
Questions fréquentes
Comment se déroule un contrôle de compactage sur un chantier
Qu'est-ce qu'un essai de compactage
Qu'est-ce que la dynaplaque
Quelle différence entre un essai dynaplaque et un essai à la plaque
À quoi sert un gammadensimètre
Quel est le prix d'un essai de compactage
Qu'est-ce que la déflexion d'une chaussée
À quoi sert l'essai à la poutre de Benkelman
Qu'est-ce qu'un déflectomètre à masse tombante
Combien d'essais faut-il prévoir
Que se passe-t-il si le résultat n'est pas conforme
Quelle différence entre un essai de compactage en laboratoire et sur chantier
À retenir
- Trois familles d'essais existent, la densité, la portance et la déflexion. Seule la densité mesure directement le serrage d'une couche.
- Les objectifs q3, q4 et q5 se rapportent au Proctor normal, q2 au Proctor modifié. Chacun impose deux seuils, une densité moyenne et une densité en fond de couche.
- La dynaplaque est normalisée sous la NF P 94-117-2 et couvre 20 à 250 MPa avec le modèle 2. Elle mesure la portance, pas le compactage.
- La déflexion s'exprime en centièmes de millimètre. Poutre Benkelman et déflectographe sont normalisés, le déflectomètre à masse tombante ne l'est pas en France.
- Un résultat non conforme déclenche un contre-essai. S'il est confirmé, le tronçon est refusé et repris avant toute réfection de chaussée.
- Le seuil qui fait foi reste celui écrit au cahier des clauses techniques particulières du marché. À défaut, la norme NF P 98-331 sert de référence.
