Quand vient le temps d’amorcer un nouveau projet, les études géophysiques sont rarement celles auxquelles nous pensons en premier. Pourtant, la réalisation de levés géophysiques dès la phase de préfaisabilité ou des travaux de conception préliminaires, peut empêcher un bon nombre de faux départs de survenir ou permettre d’identifier des imprévus de projets et ce, avant d’être mis devant le fait accompli lors des travaux de construction.
Mais attention ! La géophysique ne peut pas remplacer la réalisation d’un sondage géotechnique et d’analyses en laboratoire. Étant moi-même un ingénieur en géotechnique, je suis loin de mettre en doute la nécessité des études géotechniques. Le texte qui suit a plutôt comme objectif d’exposer comment, lorsque réalisée en début de projet, la géophysique peut optimiser grandement les activités réalisées dans le cadre des études géotechniques et vous faire sauver du temps et, évidemment de l’argent. Si ces études sont souvent perçues comme un mal nécessaire du côté des promoteurs ou propriétaires d’ouvrages lors du démarrage d’un projet, elles devraient plutôt être considérées comme un investissement pour assurer une conception adaptée et une durabilité des ouvrages au-travers des années.
Le manque de considération pour la géophysique est souvent expliqué par le fait que les pratiques entourant les différentes étapes d’un projet ont peu évoluées et suivent souvent les mêmes parcours prédéfinis. De plus, la planification des travaux de caractérisation d’un site est rarement réalisée selon une approche optimisée et globale en considérant les avantages et les limites de chacune des méthodes d’investigations autant en géophysique, qu’en géotechnique.
Une mise en situation
Vous voulez construire votre ouvrage.
Vous identifiez un tracé selon la topographie du site et des autres informations disponibles pour votre site à l’étude (LIDAR, bathymétrie, carte de dépôts, carte géologique, etc.)
Puisque vous voulez bien faire les choses et que vous voulez avoir le plus de paramètres de conception en main possible, tout en assurant la pérennité de votre ouvrage, vous lancez un processus d’appel d’offres pour une étude géotechnique. Idéalement, vous voudriez avoir le plus de forages possibles mais étant donné la longueur de l’ouvrage à construire et les coûts projetés des études géotechniques, vous décidez arbitrairement de réaliser un forage à tous les 200 m parce que c’est le programme de terrain que vous aviez choisi dans le cadre d’un projet antérieur similaire.
Vous recevez des prix honnêtes des firmes en géotechniques qui vous ont donné une estimation de coût selon le programme technique que vous avez préparé selon votre expérience mais sans nécessairement être géotechnicien et sans avoir une idée claire des conditions de sols, de roc et d’eau souterraine de votre site (ce qui est normal car ceci est la raison pour laquelle vous faites une étude géotechnique).
Les travaux de terrain réalisés dans le cadre de l’étude géotechnique vont comme prévu. L’étude conclut que votre site renferme un dépôt de sols granulaire d’épaisseur variable, lesquels sont ensuite suivis d’un socle rocheux granitique. La différence de profondeur à laquelle le socle rocheux a été rencontré sur votre linéaire n’excède pas 3 m. Entre les forages, vous interpolez cette profondeur de roc puisqu’en absence de données additionnelles, ceci semble être la chose la plus logique à faire.
Les travaux de conception se poursuivent avec ces intrants. Les plans et devis et le bordereau de soumission sont réalisés selon les bonnes pratiques en ingénierie. Le processus d’appel d’offres est lancé et 5 entrepreneurs vous fournissent un prix. Vous choisissez celui ayant présenté des documents d’appel d’offre renfermant le meilleur équilibre entre l’expérience de la firme, la compétence de l’équipe présentée et, le prix soumissionné…car vous en avez la possibilité.
Tout semble bien aligné pour que le projet soit une réussite mais lors des travaux de construction, des surprises surviennent en lien avec la profondeur du socle rocheux.
Les surprises
Voici quelques exemples de ces « surprises » possibles :
a. Dans un tronçon localisé entre 2 forages, un cran de roc remonte à une
élévation plus élevée que celle qui avait été considérée dans les plans et devis. À cet emplacement, les scénarios possibles suivants surviennent:
La profondeur d’assise de vos conduites d’aqueduc se trouve maintenant 1 mètre plus bas que le socle rocheux qui ne peut être excavé au moyen de l’excavatrice prévue par votre entrepreneur.
Les palplanches de votre ouvrage ne peuvent plus être foncée à la profondeur requise pour assurer l’étanchéité de votre ouvrage et la stabilité de ces dernières.
Les fondations de béton de votre mur de soutènement sont maintenant fondées partiellement sur des dépôts granulaires et partiellement sur du roc, amenant des risques de tassements différentiels importants.
Un cran de roc excède maintenant votre profil de votre route projetée, des travaux de dynamitage non prévus au mandat doivent maintenant être réalisés afin de respecter le profil désiré et d’atteindre les transitions requises.
b. Dans un tronçon localisé entre 2 forages, le profil de roc plonge de manière
importante. À cet emplacement, les scénarios possibles suivant se produisent:
Votre ouvrage de rétention d’eau devait prendre assise sur le roc pour assurer une étanchéité suffisante. Il est maintenant requis d’excaver plus profondément ce qui fait en sorte d’augmenter de manière importante la superficie de la zone des travaux pour respecter des pentes d’excavation sécuritaire.
L’assise des fondations de votre ouvrage en béton est maintenant plus profonde que les fondations d’un bâtiment voisin et des reprises en sous-œuvre sont maintenant requises.
Les palplanches de votre ouvrage doivent maintenant être fondées à des profondeurs plus importantes mais la longueur des palplanches prévues au chantier n’est pas suffisante.
Discussion
L’idée derrière cet exemple est de vous faire réaliser que les « surprises » exposées aux points a et b, lesquelles sont nécessairement accompagnées de délais et surtout de coûts additionnels importants, auraient pu être évitées assez facilement par l’ajout de levés géophysiques lors de la phase de caractérisation de site.
Même si les levés géophysiques peuvent être réalisés après les études géotechniques, il est beaucoup plus avantageux de les réaliser avant si on désire utiliser les résultats pour optimiser le programme technique d’investigation qui sera préparé.
Impliquer les géophysiciens lors de l’implantation des ouvrages à construire est encore plus bénéfique car ceci permet d’identifier les emplacements les plus adéquats pour vos ouvrages et ce, avant même de perdre du temps et de l’argent à faire des études, pour ensuite découvrir que les conditions de sols ou de roc ne permettent pas leur construction ou qu’elles renferment des défis de construction qui auraient pu être évités si on les avait déplacés de quelques dizaines de mètres.
L’exemple présenté précédemment focussait sur des ouvrages linéaires mais la réalisation de levés géophysiques est encore plus bénéfique pour des sites de grande superficie comme lors de la construction d’une usine composée de plusieurs bâtiments ou d’équipements, d’un poste électrique ou d’un parc solaire, pour en citer quelques exemples. De plus, les points énumérés auparavant ce sont uniquement concentrés sur des problématiques reliées à un profil de roc différent de celui qui avait été considéré, mais ces surprises auraient également pu être reliées à la découverte dépôts argileux de faible cohésion non attendue, des sols granulaires lâches et saturés, de présence de sols organiques de plus grandes épaisseurs, etc.
Pourquoi faire des levés géophysiques en début de projet ?
En résumé, voici une liste non-exhaustive de quelques-uns des principaux avantages à intégrer des levés géophysiques en début de projet :
Diminution des risques de projets (autant les propriétaires, les concepteurs ou les entrepreneurs qui pourraient être impliqués lors des diverses étapes de projets). De manière plus spécifique :
- Optimisation des travaux de conception, lesquels pourront être
effectués avec une meilleure connaissance des conditions sur l’ensemble du site de projet.
- Obtention de prix plus justes lors des appels de soumission qui
pourront être lancés avec une meilleure connaissance de conditions de site et des quantités. Ceci permet ainsi d’obtenir des méthodes de travail et de coûts unitaires mieux adaptés aux projets de la part des soumissionnaires.
- Réduction des risques de dépassement du budget initial.
Meilleure connaissance des conditions de sols et de roc lors de l’implantation d’un nouvel ouvrage à construire.
Optimisation des travaux d’investigations géotechniques en concentrant les sondages aux emplacements renfermant le plus de valeur ajoutée (ex. aux emplacements des fondations, pour évaluer des tassements, pour la caractérisation spécifique des sols en laboratoire, etc).
Possibilité d’obtenir des profils continus dans les zones non couvertes par les investigations géotechniques. Ceci est particulièrement pertinent pour les ouvrages linéaires tels les digues, routes, seuils, fossés, etc.
Acquisition de données de plus grande précision sur l’ensemble d’un site, ce qui sera un avantage important lors de la préparation d’un modèle numériques de terrain (MNT).
L’expertise unique de géostack
L’équipe expérimentée de géostack, laquelle regroupe des spécialistes en acquisition, traitement et intégration géophysique, en conception et caractérisation géotechnique et en développement géoscientifique, partage le même objectif : Offrir à ses clients une approche optimisée en caractérisation géoscientifique de site. Contactez-nous pour partager vos défis !