Mur de soutènement

Les premiers murs de soutènement ont été réalisés pour la fabrication de terrasses sur des terrains pierreux en pente pour un usage agricole, terrasses bordées de murs bas en pierres crues (pierres brutes mises sur assise sans mortier et en opus peu élaboré) récupérées par l'érosion des sols : ces murs sont édifiés pour combattre celle-ci (par exemple en Ardèche).

Puis on trouve la construction de terrasses recevant des édifices imposants. Ces murs furent dès l'antiquité des murs massifs constitués en maçonnerie soignée de blocs de pierre (dont l'exemple évocateur est celui des temples en gradins Incas).

Dans sa version initiale de l'époque moderne le mur poids en béton qui succéda au milieu du XX^e siècle à la maçonnerie par appareillage du génie militaire ou civil, se compose d'un voile (mur mince) et d'une semelle. (Cette semelle varie en largeur suivant plusieurs facteurs dont la surcharge sur la partie supérieure, le poids volumique et la qualité des sols de fondation, la pente de talus naturel du matériau retenu par le mur).

Depuis quelques décennies, les parois préfabriquées se sont largement substituées aux murs en béton coulé sur place et aux murs en maçonnerie appareillée, parce qu'elles sont meilleur marché, plus rapides et plus faciles à mettre en œuvre, et plus favorables à l'environnement.

La principale considération dans le dimensionnement des soutènements, quel que soit leur type, est la correcte estimation de la poussée des terres ou du matériau retenu par cette paroi. Dans leur état naturel, les terres tendent à se conformer en un tas pyramidal conique à la façon d'un tas de sable présentant une pente de talus naturel. L'interposition d'un écran de soutènement dans un massif de terre se substitue à la partie manquante à la base et reçoit une partie du poids des terres restantes en une composante biaise de poussée qui tend à faire basculer et en même temps glisser le mur de soutènement disposé. Pour combattre cette poussée des terres, le mur peut être constitué de différentes façons :

• opposer un poids supérieur à la partie remplacée en contre-balancement de la poussée : tels sont les murs poids ;
• être ancré dans un corps mort fournissant une inertie ou ancré plus loin dans le sol à proximité qui ne fait pas partie de l'ensemble susceptible de glissement ou a une meilleure composition afin que la poussée soit contenue, éviter le glissement et annuler le moment de basculement: ce sont les parois ancrées ;
• résister au basculement par une semelle insérée sous les terres, semelle de surface de base en rapport avec la hauteur fournissant le moment de renversement : murs Cantilever (en L) ;
• réduire la poussée par un épaulement des terres retenues entre deux contreforts : murs à redans ;

Les murs de soutènement, quel que soit leur type, doivent en principe être drainés, car la pression de l'eau retenue derrière un mur sans interstices d'évacuation augmente d'autant la poussée sur l'ouvrage et modifie la "consistance" du matériau en le fluidifiant ce qui apporte une transmission de poussée d'une partie plus importante, la friction (phénomène de s'agripper) en résistance au glissement ayant partiellement disparu, la pente naturelle du tas diminue.

Le principe du mur poids est d'opposer le poids de la maçonnerie du soutènement à la poussée des terres qui tendent à le renverser. La poussée des terres est minimale au sommet du mur et croît avec la profondeur en arrière du mur : c'est pourquoi les murs poids s'épaississent vers la base (le fruit). Les murs de soutènement de type ouvrage poids sont connus depuis l'Antiquité. Ils sont constitués en pierres taillées, moellons ou en brique.

Paroi ancrée préfabriquée (Brésil). Les têtes de tirants doivent être protégées des chocs et de la corrosion.

La paroi ancrée est formée d'éléments verticaux (pieux, planches ou tubes) liés entre eux par un procédé quelconque (mortier, planches, emboîtement), et elle s'oppose à la poussée du sol par des tirants d'ancrage (le plus souvent en acier) qui relient l'écran à une plaque ou un corps mort (rocher ou bloc maçonné ou bloc béton) enterré à une certaine distance en arrière de l'écran : la plaque ou le corps mort profitent ainsi de l'inertie du sol plus ou moins visqueux (ou malléable, voir la Rhéologie des solides).

La plupart des parois ancrées (ou rideaux ancrés) sont aujourd'hui constituées de palplanches battues ou vibrées.

La paroi préfabriquée est constituée d'éléments (généralement en béton armé ou en bois) tels que des parois en L, mis en place à l'avancement et liaisonnés entre eux par des pieux ou par des joints en béton. Il en existe différents types, dont l'un des plus anciens est la paroi généralement appelée berlinoise, composée de panneaux de bois ou de béton empilés entre deux éléments foncés dans le sol à profil en H (poutres laminées en acier ou pieu en béton), avec insertion progressive des panneaux en excavation fonction de la tenue des terres avoisinantes. La berlinoise peut être utilisée comme mur de soutènement enterré provisoire pendant la réalisation de travaux. Elle peut être solidifiée par projection de béton et servir de soutènement définitif, ce dans le cas d'une paroi parisienne.

La paroi moulée est un mur en béton armé coulé dans le sol. La paroi est réalisée par excavation, puis au fur et à mesure de la réalisation de l'excavation, on la remplit avec de la boue bentonitique, puis on installe les cages d'armatures, éventuellement un joint vertical aux extrémités de l'excavation, puis les colonnes de bétonnage. Le béton est coulé dans ces colonnes, et il se substitue à la boue bentonitique qui avait été mise en phase provisoire pour le maintien des parois, la boue est alors pompée depuis le haut de la tranchée.

Il s'agit d'une méthode de soutènement assez récente (1963) développée par Henri Vidal[1], qui consiste à utiliser le sol, et non un mur en béton pour assurer la stabilité d'un versant. Le concept est de renforcer le sol par l'ajout d'armatures qui solliciteront un frottement entre elles et les cailloux du remblai. Un massif en terre armée est constitué de trois composants[2] :

• Un remblai granulaire compacté en couches peu épaisses.
• Les armatures disposées en lit dans le remblai qui peuvent être de deux natures : Les métalliques qui sont jusqu'à maintenant les plus répandues et des armatures en géo synthétique qui ne présentent pas de problème de corrosion et qui tendent à remplacer les premières.
• Un parement, faisant le lien entre les armatures et assurant l'esthétique du mur, il est généralement réalisé en éléments de béton préfabriqué faciles à assembler, en pneus ou autres éléments récupérés destinés à être couverts de végétaux.

L'ensemble forme un massif stable assurant la retenue de la poussée du sol en place. Cette technique permet de réaliser plusieurs types d'ouvrage comme des soutènements de talus ou des voûtes[3].

Paroi berlinoise entourant le volume en cours de terrassement d'un sous-sol.

Lors de la réalisation de travaux de terrassement, notamment en milieu urbain, il peut être impossible ou risqué — par manque de recul ou proximité des avoisinants — de réaliser les fouilles en talutant. Aussi peut-on alors réaliser un soutènement provisoire ou définitif, au moyen de parois mises en œuvre avant le terrassement. Il s'agit de deux méthodes, la paroi berlinoise et la paroi parisienne, avec tous les ajustements et mélanges entre les deux méthodes possibles.

Parfois simplement appelée « berlinoise », la première méthode se présente de la façon suivante :

• descente de profils métalliques en I ou en H, foncés ou battus, en périphérie de la zone à terrasser,
• terrassement par passes,
• mise en place à l'avancement entre les fers d'éléments de renfort, bastaings ou panneaux béton préfabriqués, destinés à retenir les terres derrière la berlinoise.

Pour la « parisienne », le procédé et la destination sont similaires. Les différences résident d'abord dans le mode d'exécution des éléments verticaux rigidifiant l'ensemble qui, plutôt que des profils métalliques descendus mécaniques, sont réalisés au moyen de pieux forés ou tubés, puis dans le mode de blindage, réalisé par paroi projetée[4].

En règle générale on pourvoit le mur, de barbacanes : espèces de créneaux carrés ménagés dans le bas et à travers le mur, pour faciliter l'écoulement des eaux. Si un mur présentant des problèmes d'humidité n'est pas muni de barbacanes, on peut essayer d'en aménager. Ces barbacanes peuvent se percer au trépan ou au ciseau de maçon. On les revêtait au XIX^e siècle, de tubes en fonte, qu'il convenait de pousser le plus loin possible afin d'empêcher l'eau de venir encore mouiller le parement intérieur. Les tubes d'asséchement avaient 7 à 8 cm de diamètre extérieur et étaient percés sur tout leur pourtour de petits trous coniques plus petits en dehors qu'en dedans, afin d'empêcher, autant que possible, leur oblitération. Ils avaient l0,25 m de longueur, étaient légèrement coniques et munis d'un manchon qui permettait de les assembler aisément bout à bout. Un de ces tubes chassait l'autre dans les trous percés au trépan et qu'on prolongeait dans les terres d'une longueur de 4 à 8 mètres[5].