Ateliers–Conférences CIFQ sur le séchage du bois
Québec, 16 avril, 2015
Vers une optimisation de la conception structurale des cours d’usines et voies d’accès
Glen Légère, ing.f., M.Ing, Gestionnaire de recherche
Papa Masseck Thiam, ing., M.Sc., Chercheur
Groupe routes d’accès – Opérations forestières
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Plan de la présentation
� FPInnovations et notre expertise en voirie
� Contexte et problématique des cours d’usines
� Résumé de recherche bibliographique
� Objectifs de recherche
� Projets en cours et solutions possibles
� Perspectives futures et Conclusions
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FPInnovations
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Pâtes, papiers et bioproduits
Centre canadien sur le fibre de bois
(CCFB) SCF
Opérations forestièresProduits du bois
Groupe
Routes d’accès
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Expertise : Groupe routes d’accès
� Évaluation d’équipements de construction
� Entretien des infrastructures
� Inspection de sécurité routière
� Contrôle de sédiments et d’érosion
� Milieux humides
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Expertise: Groupe routes d’accès
� Expertise en mécanismes de détérioration
� Analyse et conception (modélisation, charges hivernales et restriction printanière)
� Expertise en renforcement géosynthétique et stabilisation chimique
� Réhabilitation et entretien d’infrastructures
� Analyse de coûts de cycle de vie
Conception structurale
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès
� Zones ciblées:▫ Voies (routes) d’accès
▫ Zones de chargement et déchargement
▫ Sites d’entreposage (peut inclure produits finis)
▫ Entrées d’usine, etc.
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès
� Les enjeux:▫ Environnemental (contamination)
▫ Hydraulique (présence cours d’eau à proximité, drainage, etc.)
▫ Géologique (disponibilité de matériaux de construction)
▫ Mécanique (trafic, type de chargement, etc.)
▫ Géotechnique (historique de conception structurale, capacité portante des sols supports, etc.)
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Contexte et problématique des cours d’usines et voies d’accès� Problématiques
▫ Faible capacité portante des sols supports
▫ Matériaux de construction
▫ Accumulation de débris (contamination de la surface)
▫ Gel-dégel
▫ Drainage
▫ Géométrie
� Les conséquences
▫ Perte de productivité des équipements
▫ Problèmes d’entreposage des bois (logistique, saison)
▫ Coûts d’entretien élevés
▫ Impacts sur la qualité des bois transformés
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Recherche bibliographique
� Très peu de documentation sur le design structural de cours d’usines
� Une bonne partie des règles d’art utilisées pour la conception des routes peut être adaptée
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Couche de roulement
Fondation
Sol d’infrastructure
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Quelques comparaisons usine/route
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Route Cours d’usine
Structure Multi couche Multi couche
Drainage Simple Complexe
Type chargement Dynamique Statique + Dynamique
Contamination de la surface Très peu(sablage d’hiver)
Très problématique et cumulatif
Mouvement de véhicules (trajet) Concentré Très variable
Période d’utilisation souhaitée 12 mois 12 mois
Vitesse de déplacement Élevée Lente
Tolérance à une surface de roulement rugueuse
Faible ?
Logistique de transport (déplacements) Simple Complexe
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Objectifs de nos recherches et projets
� Apporter un soutient technique à nos membres
� Développer/adapter des solutions de conception structurale et de drainage:▫ Efficaces, fiables et à long terme
▫ Faciles de mise en place
▫ Respectant les différentes exigences environnementales
▫ Permettant une exploitation optimale de la cours, indépendamment de la période de l’année
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Projets en cours et solutions possibles
Stabilisation mécanique (géosynthétiques)
� Réhabilitation de la cours d’usine chez Tembec (Chapleau, Ont.)
Stabilisation chimique
� Stabilisation à l’aide de cendres volantes « flyash » et ciment chez Tolko (Meadow Lakes, Sask.)
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Stabilisation mécanique Tembec
Objectifs
• Améliorer productivité et mouvement des véhicules
• Augmenter fiabilité des accès à la cours
• Améliorer zone de stockage
• Améliorer performance long terme
• Réduire coûts d’entretien
Description projet
• Investigation in situ et en laboratoire
• Estimation trafic et types de chargement
• Design structural avec renforcement géosynthétique
• Analyse de coût de cycle de vie pour déterminer les meilleures solutions de réhabilitation
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Disposition de la cours d’usine� Problèmes de drainage et de portance
� 6 puits de forage à une profondeur maximale de 2 m
� Caractérisation des matériaux
� Utilisation historique de sable fin comme remblai
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6 5
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Produits géosynthétiques
� Estimation trafic annuel = 22 400 véhicules
� 3 modèles de conception:▫ AASHTO
▫ SpectraPave
▫ Tencate Mirafi
� CBR infrastructure = 10
� CBR fondation = 40
� Utilisation mensuelle de la niveleuse
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Conception structurale
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Produits géosynthétiques
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Conception 1 Conception 2 Conception 3
Géotextile tissé Géogrille Tri-axiale
Fonctions:
� Renforcement
� Confinement
Fonctions:
� Séparation
� Filtration
� Renforcement
� Confinement
� Drainage
Géo-cellule perforée
Fonctions:
� Renforcement
� Confinement
� Drainage
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Produits géosynthétiques
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� Une structure non-renforcée aurait une fondation de 500 mm
� La couche de roulement n’est pas considéré comme couche structurale
Conception 1Geocell + geotextile
de séparation
organique
100 mm
100 mm
infrastructure
Granular A
sable
Géotextile séparation
geocell
Granular B
Conception 2Geotextile de renforcement
100 mm
300 mm
Granular A
Granular B
sable
Géotextile de renforcement et
séparation
infrastructure
Conception 3Géogrille Tri-axiale
+ géotextileséparation
100 mm
150 mm
Granular A
Granular B
sable
Géotextile séparation
Géogrille Tri-axiale
infrastructure
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Produits géosynthétiques
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Exemple d’analyse de coût
Coût ($/m²)
Matériaux Conception 1Géo-cellule
Conception 2Géotextile derenforcement
Conception 3Géogrille
Granulat A (Surface roulement) 1,30 1,30 1,30
Granulat B (Fondation) 1,30 3.90 1,95Sable 0,13 - -Renforcement 10,00 5,75 4,80Géotextile de séparation 1,00 - 1,00
Coût de transport du sable 0,95 - -
Total 14,68 10,95 9,05
� Exclus coûts de transport, construction, supervision et nettoyage des résidus de surface
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Stabilisation chimique� Stabilisateurs utilisés pour
améliorer le comportement hydraulique et mécanique des sols (portance, résistance au cisaillement, sensibilité à l’eau)
� Bénéfices: réduire l’épaisseur des granulats et sensibilité à l’eau eau, utilisation de matériaux locaux, support à long terme, etc.
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Stabilisation chimique� Quatre additifs
� Enrobé bitumineux
� Ciment Portland
� Chaux
� Cendre volantes (classes C et F d’usine de charbon)� Classe F a besoin d’un agent d’activation (ciment ou chaux)
� Classe C s’auto-active
� La stabilisation chimique est plus adéquate pour les sols cohérents, mais bénéfique pour matériaux pulvérulents
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� La minéralogie des sols et leur caractérisation physique essentiels pour le choix d’additifs
� Éléments à considérer: Teneur fine, teneur en argile, pH, composition organique, IP, Teneur en sulfate.
� Très faible teneur en argile
� Présence importante d’organiques
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Étude géotechnique - Tolko
Valeurs moyennes
Gravier 23 %
Sable 48 %
Fines (silt et argile) 29 %
Matériaux organiques Couche en surface
Indice de plasticité (IP) Très faible
Classification (USCS) Sable silteux / Sable argileux
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Stabilisation chimique – Sélection
Essai granulométrique
etLimites d’Atterberg
Sols infrastructure
>25 % passant le tamis 200 (80 microns)
IP<15 IP>3515<IP<35
CimentAsphalte (IP <6)
Chaux-Fly Ash (FS)
ChauxChaux-Ciment
Chaux-Fly Ash (FS)Fly-Ash (CS)
Ciment
Chaux-CimentChaux
Chaux-Fly Ash (FS)
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� Cendres volantes chez Tolko: Teneur élevée en aluminium, calcium, magnésium, potassium et sodium
� À cause de faible IP des sols, l’utilisation des cendres seules n’est pas recommandée
� Un mélange de cendres volantes avec avec autre additif (p.ex., ciment) est à considérer
� Essai supplémentaires nécessaires
� Essais en laboratoires nécessaires pour obtenir mix approprié
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Stabilisation chimique
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Stabilisation chimique – Essais Tolko
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Mélange avec disques et compactage
Profilage
Cendres volantes et Ciment Portland
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Perspectives futures
� Continuation d’investigation (visites de terrains)
� Recherche collaborative
� Analyse des performances
� Création de guide de conception structurale, drainage et entretien
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Conclusions
� Chaque usine présente des conditions et besoins différents
� Les coûts de stabilisation sont très variables
� Les choix de solutions possibles sont grands▫ Infrastructure et fondation
- Matériaux en place
- Matériaux granulaires importés
- Géosynthétiques
- Stabilisation chimique, etc.
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Conclusions
� Couche de roulement▫ Gravier (non-revêtue)
▫ Asphalte $$- Mécanisme
d’endommagement plus complexe
▫ Béton compacté au rouleau (BCR) $$$
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Conclusions
� La conception structurale dépend des charges, volume de trafic et type de matériaux
� L’entretien de la surface joue un rôle important sur la performance
� Un système de drainage efficace est nécessaire▫ Fossés et canaux de déviation
▫ Drains français
▫ Ponceaux de drainage
� Une analyse coût-bénéfice est nécessaire▫ Productivité des équipements dans la cours
▫ Impact sur la qualité du bois transformé
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