préparation du terrain élaboration des concepts de - atelier niv-o

atelier niv-o architectes
préparation du terrain
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion de la terre végétale
effectuée dans le cadre du projet du nouveau centre d’entretien des
routes nationales (CeRN) à bursins
en collaboration avec les ingénieurs civils Chabloz et Partenaires SA
1
atelier niv-o |
architectes epfl fas sia | simplon4 | cp 127 | ch –1001 lausanne | tel 021 614 3000 | fax 021 614 3003 | www.nivo.ch | atelier @nivo.ch
A. problématiques et objectifs
données du site et du projet
le site du futur centre d’entretien de l’autoroute est composé de deux zones : une
parcelle libre de 16’500m2 en cuvette et une parcelle de 15’900m2 occupée par le
CeRN actuel. pour réaliser le projet (bâtiment compact de plus de deux cents mètres
de long), il faut premièrement remblayer la cuvette, ce qui suppose des mouvements
de terre de plusieurs milliers de m3.
enjeux
les enjeux environnementaux sont : l’énergie grise et les polluants liés aux transports
de matériaux et à la construction des fondations, la consommation de ressources non
renouvelables (terre végétale, graves…) et l’impact des fondations sur le sous-sol.
objectifs
les objectifs de cette phase préparatoire sont au nombre de trois :
- déterminer le niveau de référence optimal pour le remblayage de la parcelle à
construire
- définir le meilleur type de remblai à effectuer (décharge, matériaux choisis…)
- prévoir une gestion de la terre végétale cohérente avec la notion de
développement durable.
2
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
B. méthode et critères
les choix évoqués ci-dessus seront effectués après comparaison et analyse de
variantes :
altitude du remblai : 2 variantes :
A remblayer à 428.00m, par rapport au fond de cuvette situé à 426.00m et à une
altitude moyenne de 428.30m la parcelle du centre existant.
B remblayer à 427.80m.
type de remblai : 3 variantes :
1 remblai non contrôlé (décharge de matériaux d’excavation non triés).
2a remblai contrôlé en tout-venant trié de classe II
2b remblai contrôlé à partir de matériaux d’excavation morainiques pauvres en argile
mis en place par couches successives, avec compactage mécanique de chaque
couche, puis mise en place d’une couche de pré-chargement à l’endroit du futur
bâtiment.
gestion de la terre végétale :
A
B
vendre un maximum de terre végétale dans un premier temps pour financer les
travaux de remblayage, puis l’obtenir gratuitement sur un futur chantier de l’Etat
en fin de travaux.
garder un maximum de terre végétale sur place
Ces variantes sont analysées selon les critères suivants :
-
économique : coût d’investissement et coût global de l’opération jusqu’en fin de
travaux, voire jusqu’en fin de vie du bâtiment.
-
écologique : impacts environnementaux et énergie grise, consommation de
ressources naturelles non renouvelables.
-
fonctionnel : organisation du chantier par étapes.
3
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
C. résultats commentés
situation :
altitude du remblai :
la différence d’altitude de 20cm entre la variante A et la variante B, entraîne une
différence d’apport de matériaux de remblayage de l’ordre de 6’000m3, en moins
pour la variante B (voir annexe 1). la variante B semble donc s’imposer dans un
premier temps, tant sur le plan économique qu’écologique : la quantité de terre à
enlever sur la parcelle de l’ancien centre est proche de celle nécessaire à combler la
cuvette de la parcelle vide.
cependant, après analyse des étapes de chantier, on s’aperçoit que lors de la phase
2, le sol de la parcelle de l’ancien centre devra être abaissé de près de 50cm, ce qui
nécessite l’excavation de près de 8’000m3. à cela s’ajoute le volume des matériaux
de démolition du centre actuel : 3’000m3.
ces matériaux ne peuvent servir à combler la cuvette puisque cette parcelle est déjà
occupée par la première étape ! la butte au nord de la parcelle, initialement prévue
pour absorber les matériaux inertes de la démolition ne suffit pas pour abriter la
totalité de ces matériaux.
parcelle n°347 : en cuvette
parcelle n°348 : CeRN actuel
du point de vue fonctionnel comme sur les plans écologique et économique et, il est
dès lors préférable :
-
d’offrir en phase 1 un débouché à des matériaux d’excavation provenant d’autres
chantiers (remblai de la cuvette)
-
et en phase 2 de limiter la production de matériaux à évacuer et stocker en
décharge.
après analyse, c’est donc la solution A qui s’est imposée.
4
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
Critère
Var 1
Var 2a
Var 2b
Coût du remblai
1
5
3
Coût des superstructures
2
1
1
Coût des superstructures
4
1
1
Coût des superstructures
3
1
1
Entretien des zones de circulation
3
1
1
Compatibilité avec le stockage d'énergie
3
1
1
16
10
8
Total
coût
remblai+
superstructure+fondations
frs
1'030'000.- frs
1'070'000.- frs
740'000,-
type de remblai :
les variantes de remblai ont été décrites et étudiées dans un rapport produit par le
bureau d’ingénieurs civils Chabloz et Partenaires SA. des extraits de ce document
figurent en annexe et ci-contre se trouve le tableau résumant les critères choisis et
les résultats obtenus. les commentaires ci-dessous complètent ces résultats par des
considérations écologiques.
la variante 1 (remblai non contrôlé) présente les avantages suivants : faible coût
d’investissement pour le remblai en utilisant des matériaux d’excavation d’autres
chantiers. sur le long terme, l’économie faite initialement sur le coût du remblai est
cependant largement perdue puisque le manque de portance du remblai nécessite
des fondations sur pieux, et des surcoûts sur les canalisations et zones de circulation.
le critère de compatibilité avec le stockage énergétique traduit la capacité du remblai
à stocker la chaleur produite par les panneaux solaires thermiques prévus en façade
sud.
du point de vue écologique, on peut aussi remarquer que l’impact des pieux est
important tant sur le plan des dégagement de polluants, et de la consommation
d’énergie grise pour les fabriquer que, à très long terme, sur le plan de la « pollution »
de la nappe phréatique et du sol à bâtir pour toute future construction à cet endroit.
la variante 2a (remblai contrôlé en tout-venant trié de classe II) est nettement plus
chère du point de vue du coût du remblai. elle offre cependant une stabilité qui
permet des fondations superficielles et un aménagement aisé des zones de
circulation et canalisations. la capacité thermique du remblai est satisfaisante.
sur le plan écologique, elle nécessite l’extraction d’une ressource naturelle
relativement rare et son transport. dans la variante 1, le transport des matériaux de
remblai est de toutes façons nécessaire pour les amener à une décharge.
la variante 2b (remblai contrôlé à partir de matériaux d’excavation morainiques mis
en place par couches successives et couche de pré-chargement à l’endroit du futur
bâtiment) offre un remblai stable de capacité thermique élevée à moindres frais que
la variante 2a ainsi qu’un débouché pour des matériaux d’ecavation. la mise en place
nécessite un suivi rigoureux pour que chaque couche offre la portance voulue après
tassement mécanique. sur le remblai, une couche de pré-chargement fait intervenir le
temps pour obtenir la compacité optimale à l’endroit du futur bâtiment : les délais
administratifs liés au projet permettent de remplacer une énergie mécanique (pieux,
extraction de grave ou tassement à la machine) par un tassement naturel.
c’est la variante 2b qui est retenue au vu des arguments susmentionnés.
5
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
gestion de la terre végétale :
variante A :
hypothèse vente de la t.v.
coût économique
prix/m3
coût écologique
coût/frs
énergie grise/MJCO2/kg équ.
vente de 1000m3 de terre végétale
-4
-4 000
transport de 1000m3 sur 30km
achat de 1000m3 de terre végétale
transport de 1000m3 sur 30km
0
0
20
0
0
20 000
158 385
9 312
16 000
316 770
18 624
totaux
158 385
9 312
le coût écologique de cette variante s’est avéré élevé et la variante B (garder un
maximum de terre végétale sur place) a été proposée pour limiter les transports de
matériaux et éviter de miser sur une hypothèse de « rachat » à zéro franc non
garantie.
variante B :
hypothèse conservation de la t.v.
coût économique
prix/m3
décapage de 1000m3 de terre végétale
mise en place de 1000m3 de terre végétale
totaux
coût écologique
coût/frs
5
18
initialement, la variante A (vendre un maximum de terre végétale) intéresse
grandement le service des routes, maître d’ouvrage du remblai, sur le plan financier.
l’idée est que l’argent de la vente de la terre végétale (estimé à 20 frs le m3) puisse
financer une partie des opérations de remblayage afin que celles-ci puissent se faire
dans le cadre d’un crédit minimal. il est supposé qu’en fin de travaux la terre végétale
nécessaire aux aménagements extérieurs pourra être obtenue gratuitement sur un
futur chantier de l’Etat.
énergie grise/MJCO2/kg équ.
5 000
18 000
6 800
6 800
540
540
23 000
13 600
1 080
au retour des soumissions, on s’aperçoit que les prix offerts pour la terre végétale ne
dépassent pas 4 frs le m3. la variante A n’est plus intéressante du point de vue
économique (voir tableau ci-contre).
à long terme, l’incertitude quant au « rachat » de terre végétale à 0 franc est donc à
mettre en balance avec la certitude des impacts environnementaux dus aux
transports. il en résulte que c’est finalement la variante B qui l’emporte.
enfin il faut signaler que sur le plan fonctionnel, le stockage de la terre végétale sur
place a été possible grâce à la réquisition d’une autre parcelle appartenant au CeRN
à proximité du site.
6
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
D. conclusions
pour un projet de cette ampleur, la gestion des mouvements de terre a des
implications importantes tant sur le plan économique que fonctionnel ou
environnemental :
le choix de l’altitude du remblais a nécessité une analyse des étapes de chantier faite
en collaboration avec l’ingénieur civil.
le concept de remblayage s’appuie sur une vision du coût économique sur le long
terme afin de ne pas reporter l’économie d’un remblai de faible portance sur le
dimensionnement des fondations et aménagements extérieurs du projet.
quant à la gestion de la terre végétale, le choix entre les critères économiques et
écologiques a été délicat, et ce n’est qu’une fois les prix du marché connus que le
choix définitif a pu être fait.
les études menées pour arriver à ces résultats argumentés nous ont permis de
relativiser des solutions qui paraissaient s’imposer dans un premier temps et qui se
sont avéré soit ne pas prendre en compte l’ensemble des critères économiques,
fonctionnels et environnemental, soit ne pas être en accord avec une vision à long
terme du bâtiment. ce travail a nécessité une étroite collaboration entre l’ingénieur
civil et l’architecte, ainsi que le recours à des bases de données diverses pour
estimer les impacts écologiques au plus juste.
Lausanne, le 31 janvier 2003
ivo frei, architecte epfl fas sia
julien woessner, architecte epfl, master européen en architecture et développement durable
bur rapport terrain
7
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale
E. annexes
annexe 1
choix du niveau fini du projet, condensé étude Chabloz et Partenaires SA
annexe 2
2 comparaison des variantes de remblai, condensé étude Chabloz et Partenaires SA
8
élaboration des concepts
de remblayage et de gestion
de la terre végétale