Techniques simplifiées d’implantation

Techniques d’implantation

L’implantation est l’opération qui consiste à reporter sur le terrain (suivant les indications d’un plan) la position d’un bâtiment, d’axes ou de points isolés.

Les instruments utilisés doivent permettre de positionner des alignements et des points (théodolites, équerres optiques, rubans, niveaux, …). La précision recherchée est du cm pour les ouvrages courants et du mm pour des fondations spéciales.

Les principes suivants doivent être respectés :

·       aller de l’ensemble vers le détail ce qui implique de s’appuyer sur un canevas existant ou à créer ;

·       prévoir des mesures surabondantes pour un contrôle sur le terrain.

           Implantation d’alignements

Un alignement est une droite passant par deux points matérialisés au sol.

           Tracer une perpendiculaire à un alignement existant

Avec un ruban, on cherche à tracer la perpendiculaire à l’alignement AB passant par C. Pour cela, on utilise les propriétés du triangle rectangle (méthode du 3-4-5 consistant à se positionner sur l’alignement en un point D distant de C de 3 m, un point P de la perpendiculaire à l’alignement AB sera distant de 4 m de C et de 5 m de D [théorème de Pythagore]).

Avec une équerre optique, on peut utiliser 2 méthodes (l’équerre optique donne des résultats d’autant plus précis que le points sont éloignés) :

Þ                  mener une perpendiculaire depuis un point C de l’alignement AB : le mode opératoire est le suivant :

·                       on place un jalon en A et en B,

·                       l’opérateur se place sur le point et aligne visuellement les jalons A et B dans l’équerre,

·                       ensuite, il guide le déplacement d’un 3° jalon jusqu’à ce que l’image de ce jalon soit alignée avec les 2 premiers (ceux en A et B),

·                       on obtient ainsi un point P perpendiculaire à AB depuis le point C ;

Þ                  abaisser une perpendiculaire depuis un point C extérieur à AB :

·                       on dispose les trois jalons A, B et C,

·                       l’opérateur se positionne au moyen de l’équerre sur l’alignement AB,

·                       ensuite, il se déplace le long de AB jusqu’à aligner le 3° jalon (en C),

·                       lorsque l’alignement est réalisé, il pose la canne à plomber et marque le point P.

Avec un théodolite (ou un niveau équipé d’un cercle horizontal) :

Þ                  si le point C est sur l’alignement AB, il suffit de stationner en C, de viser A (ou B) et de pivoter l’appareil de 100 (ou 300) gon ;

Þ                  si le point C est extérieur à l’alignement AB : en mesurant l’angle CBA de B (ou CAB de A), en stationnant ensuite sur C on implante la perpendiculaire à AB en ouvrant d’un angle 100-CBA depuis B ; il reste à construire l’intersection entre l’alignement AB et la perpendiculaire issue de C. On contrôlera que AC²=AP²+PC².

Tracer une parallèle à un alignement existant

Etant donné un alignement AB, on cherche à construire une parallèle à AB passant par un point C (ou à une distance d donnée de AB). Les méthodes sont les suivantes :

Þ                  tracé de 2 perpendiculaires : on construit (méthodes vues au 10.1.1.) le point P, pied de la perpendiculaire à AB passant par C, puis la perpendiculaire à CP passant par C ; cette dernière est parallèle à AB ;

Þ                  parallélogramme : on utilise le principe que les diagonales d’un parallélogramme se coupent en leur milieu ; on construit d’abord le point D milieu de AC, puis le point E en prolongeant DB (DB = DE) ; la droite CE est parallèle à AB puisque ABCE est un parallélogramme.

           Alignement sécant à un alignement existant

On cherche à implanter l’alignement CD faisant un angle a avec l’alignement AB et situé à une distance h de A. Le point S est l’intersection des 2 alignements.

Avec un théodolite, on prolonge AB jusqu’à S en reportant SA = h / sina, puis on stationne en S et ouvre l’angle (400-a) depuis la direction SA vers SA’. On contrôlera que AA’ = h.

Jalonnement sans obstacles

Le jalonnement est l’opération consistant à positionner un ou plusieurs jalons sur un alignement existant, soit entre les points matérialisant cet alignement, soit en prolongement de l’alignement.

Si l’on désire implanter un jalon P à 15 m du point A sur l’alignement AB. On place un jalon sur chacun des points A et B ; puis avec un ruban :

Þ                  en alignant visuellement A et B, on tend le ruban depuis A et on place le jalon en P à 15 m de A ;

Þ                  si l’on dispose d’une équerre optique : l’opérateur se déplace perpendiculairement à AB jusqu’à observer l’alignement des 2 jalons A et B dans l’équerre optique, il marque alors le point C sur le sol et mesure entre AC la distance de 15 m à partir de A.

Jalonnement avec obstacle

Le relief (ou un obstacle) entre A et B fait que l’on ne peut pas voir B depuis A.

Þ                  Dans le cas du franchissement d’une butte, on utilise la méthode de Fourrier qui consiste en : on plante un jalon 1 visible de A et B, puis un jalon 2 visible de B situé dans l’alignement A1, puis un jalon 3 visible de A dans l’alignement B2 ; et ainsi de suite jusqu’à obtenir un parfait alignement pour 2 jalons situés entre A et B.

Þ                  Dans le cas d’un obstacle (bâtiment, par exemple entre A et B) :

·                       on matérialise un nouvel alignement AA’ sur lequel on abaisse BB’ perpendiculaire à AA’ (avec une équerre optique),

·                       on mesure ensuite BB’ et AB’,

·                       on choisit deux points C’ et D’ sur l’alignement AB’ tels que leurs perpendiculaires passent de chaque côté de l’obstacle,

·                       on mesure AC’ et AD’,

·                       on implante C’’ et D’’ sur la perpendiculaire à AA’,

·                       puis on positionne enfin C et D avec CC’ = AC’ x BB’ / AB’ et DD’ = AD’ x BB’ / AB’.

           Prolongement d’un alignement

S’il n’y a pas d’obstacles, le procédé consiste à un jalonnement sans obstacle (paragraphe 10.1.4.). Il faut éviter de prolonger de plus du quart de la longueur initiale de l’alignement.

Si l’alignement doit être prolongé au delà d’un obstacle :

Þ                  si l’on ne dispose pas de théodolite :

·                       on construit un alignement A’B’ parallèle à AB à une distance d suffisante pour contourner l’obstacle,

·                       puis après l’obstacle, on revient sur l’alignement AB en construisant l’alignement parallèle à A’B’ à la distance d ;

Þ                  si l’on dispose d’un théodolite :

·                       on implante un point E permettant de contourner l’obstacle,

·                       de A on mesure l’angle a = BAE et la distance d = AE,

·                       ensuite de E, on ouvre de l’angle (200 - 2a) depuis A pour obtenir la direction EC sur laquelle on reporte la distance d, cela donne le point C,

·                       enfin, en station en C, on ouvre de l’angle a depuis E, et on obtient la direction CD prolongement de AB.

           Implantation de points en planimétrie

Pour tout chantier, il est indispensable de disposer de points de références en planimétrie. Ces points permettent l’implantation des travaux et le contrôle de leur avancement. Ils doivent être matérialisés par des repères durables situés à proximité du chantier, mais hors de l’emprise des travaux. Deux points au minimum sont nécessaires. Leurs coordonnées sont connues soit dans un repère général (Lambert), soit en repère local.

           Par abscisses et ordonnées

A partir de l’alignement de référence AB, on implante un point P dont les coordonnées rectangulaires (x_p, y_p) sont connues dans le repère (A, x, y), l’axe des x étant la ligne AB. On reporte la cote x_p sur l’alignement AB au point H, puis on trace la perpendiculaire à AB passant par H et on y reporte la cote y_p. Cette implantation se fait avec un ruban et une équerre optique. Cette méthode est utilisable en terrain régulier et horizontal.

On contrôlera que : AP² = x_p² + y_p².

           Par rayonnement

Ce procédé est adapté aux théodolites (avec ou sans IMEL).

On connaît les coordonnées polaires topographiques d’un point P dans le repère (A, x, y), l’axe y étant un alignement AB donné. Les coordonnées polaires topographiques sont :

·                       la distance horizontale Dh = AP,

·                       l’angle a BAP positif en sens horaire (gisement AP).

Attention, si l’on dispose des coordonnées polaires mathématiques (Dh, q), il faut implanter l’angle (100 - q) depuis l’axe y.

L’opérateur stationne le théodolite en A et ouvre de l’angle BAP depuis B et positionne P à la distance horizontale Dh de A (ruban ou IMEL avec réflecteur).

Le contrôle est effectué en calculant BP et en vérifiant cette distance sur le terrain. BP est calculée par résolution du triangle ABP (dans lequel on connaît AB, AP et a).

           Intersection de deux alignements

On cherche à construire le point P matérialisant l’intersection des alignements AB et CD. La méthode consiste à utiliser des fils tendus (cordeaux) entre les points définissant les alignements.

           Contrôle d’une implantation

La phase de contrôle d’une implantation est aussi importante que l’implantation elle-même. Le contrôle doit porter sur des dimensions non implantées déduites par calcul des éléments implantés (par exemple, mesure de distances entre les différents points implantés).

           Implantation de repères altimétriques

Sur un chantier, des repères altimétriques sont indispensables. Ils sont implantés par des nivellements rattachés au réseau NPF. On place sur le chantier plusieurs bornes ou repères de nivellement qui doivent être répartis sur l’emprise du chantier et positionnés de sorte qu’ils restent en place durant la durée des travaux.

Le plus simple est de niveler les points qui servent aussi de référence en planimétrie. En théorie, un seul repère de nivellement est nécessaire ; dans la pratique, il est préférable d’en implanter plusieurs. Ils serviront d’origine à des cheminements courts ou à des visées directes.

           Chaises d’implantation

Une chaise d’implantation est constituée d’une latte horizontale fixée à deux piquets. La face supérieure de la latte horizontale est positionnée à une altitude donnée et on y plante des clous qui matérialisent les axes de la construction (axe longitudinal du bâtiment, axe des fondations ou des murs).

Pose et nivellement d’un trait de niveau

Ceux sont des repères d’altitude en cotes entières (110,00 m, par exemple) marqués sur des murs existants, des piquets, … Il est intéressant de disposer sur tous les piquets un trait de niveau (pour éviter les erreurs dans les reports de distance dues aux différences d’altitudes).

On nivelle le sommet du piquet avec visée arrière sur un point de référence du chantier et l’on reporte au mètre de poche le trait de niveau sur le piquet.

           Utilisation des appareils laser

Après avoir déterminer l’altitude de la station de l’appareil laser, on peut l’utiliser pour matérialiser un alignement (laser fixe) ou un plan (laser tournant). Ces opérations peuvent être réalisées par un seul opérateur.

Implantation d’un bâtiment

Bâtiments courants

Pour des bâtiments donc les fondations sont à faibles profondeurs, les opérations d’implantation à réaliser sont :

Þ                  piquetage de l’emprise des terrassements : il est réalisé en s’appuyant sur des repères connus ; lors du terrassement, on contrôle la progression par nivellement régulier du fond de fouille ;

Þ                  positionnement des chaises d’implantation : elles sont implantées en retrait de la zone de travaux (1 à 2 m) et les cordeaux tendus entre les chaises représentent les axes à implanter ;

Þ                  report des points d’axe en fond de fouilles : ils sont reportés au sol sur le béton de propreté en fixant un fil à plomb à l’intersection des cordeaux.

Bâtiments sur fondations spéciales, ouvrages d’art

Ceux sont des ouvrages avec des fondations profondes ou avec micro pieux. Les précisions à obtenir sont de l’ordre de 1 cm en planimétrie et altimétrie (mm pour micro pieux).

Pour ce type d’implantation, le théodolite est nécessaire et la station totale est recommandée.

           Piquetage de pentes

L’implantation d’une pente donnée (voie d’accès, par exemple) peut être réalisée à l’aide soit d’un niveau et d’une mire, soit d’un théodolite ou soit d’un appareil laser.

           Terrassements d’un projet

           Lever du terrain naturel

Dans l’étude de l’avant-projet sommaire (APS), les profils en long et en travers peuvent être établis à partir d’une carte existante (courbes de niveau et/ou points cotés). Si aucune carte n’existe, on peut avoir recours à la photographie aérienne (avec restitution photogrammétrique).

En phase de réalisation, le lever doit être plus précis et effectué sur le terrain. Ce lever consiste en :

·                       piquetage général de la zone d’emprise du projet (hors zone de travaux) ;

·                       implantation et nivellement des points d’axe du projet ;

·                       levé de profils en travers et en long suivant les lignes d’axe (aussi nombreux que nécessaire) avec repérage sur le plan du projet.

           Implantation des terrassements

Le plus simple est de positionner l’axe du projet puisque tous les éléments s’y rattachent. Mais, en pratique, il n’est pas possible de conserver les piquets d’axe puisqu’ils sont dans la zone de travaux.

On utilise donc la méthode suivante :

Þ                  à partir des points d’axe définis dans le projet, on calcule sur la perpendiculaire à l’axe, les coordonnées de 2 points situés à environ 2 m au-delà de l’emprise théorique des terrassements (points 31 et 32 pour le point d’axe P3) ;

Þ                  ces points sont implantés sur le terrain, piquetés et nivelés ;

Þ                  ils permettent (coordonnées connues) au géomètre toutes les implantations et les contrôles ultérieurs.