Grave-bitume : les avantages du ballast et de la chaussée routière

Sous le ballast de la LGV Est européenne, Colas a localement réalisé une chaussée en bitume. Après avoir permis la circulation d’engins pendant les travaux, cette solution a révélé ses autres avantages La voie ballastée est toujours un terrain d’innovation ! Une des plus récentes est une couche de 14 cm de grave-bitume, sous le ballast, sur laquelle passent depuis presque trois ans les TGV et ICE sur 3 km de la LGV Est-européenne, non loin de Reims.
Quasiment invisible de l’extérieur, a fortiori des voyageurs filant à 320 km/h, cette sous-couche résulte de l’introduction par Colas de techniques routières dans la construction de LGV. Pour Julian Bilal, chef du service commercial de l’entreprise, « c’est pratiquement comme si l’on construisait une route sur la plate-forme ferroviaire ». Dans un premier temps, la chaussée en enrobé bitumineux ainsi créée offre comme avantage de permettre aux camions de circuler sur la plate-forme de la future voie ferrée sans en détériorer la structure ou en compromettre les performances futures. Ce qui permet ainsi de réaliser de nombreux travaux indispensables au génie civil, à l’installation de caténaires, de signaux ou de câbles, etc., sans attendre la pose d’une voie de service provisoire. Toutefois, « cet avantage a été découvert par la suite », précise Julian Bilal, qui rappelle que l’objectif initial de la sous-couche de grave-bitume était la meilleure durabilité de la voie ferrée, avec une durée de service de 75 ans comme objectif.
Pour arriver à un tel résultat, dix ans ont été consacrés par Colas pour élaborer sa solution, avec calculs de dimensionnement mais aussi prise en compte de tous les risques possibles. Sur demande de RFF, l’ingénierie SNCF et Colas ont dû démontrer, par la théorie puis par une expérimentation en grandeur réelle, que cette proposition était pertinente. cette expérimentation a permis de passer d’une appréhension encore très empirique du dimensionnement des voies ferrées, malgré certains travaux précédemment menés par la SNCF et le LCPC, à une prise en compte de tous les éléments constitutifs de la voie, du sol au rail, que ce soit pour une voie sur structures d’assises classiques ou pour la solution proposée par Colas. Des marges considérables ont été ajoutées par rapport à des hypothèses « réalistes », que ce soit sur le nombre de passages d’essieux ou la charge dynamique de ces derniers, ainsi que sur le taux de dégradation acceptable, le tout sur 75 ans. Des essais sur échantillons au laboratoire SNCF de Saint-Ouen, simulant sur banc vibrant 20 ans de circulations, ont écarté les craintes liées au travail en traction dans l’enrobé bitumineux (un tel travail ne se produit pas dans les matériaux granuleux des assises classiques), ainsi qu’à l’interface entre la sous-couche et le ballast.
Ces expérimentations ont permis d’affiner le dimensionnement de la sous-couche de grave-bitume, mais aussi du ballast qui allait la recouvrir. Par exemple, le dévers transversal nécessaire pour évacuer l’eau n’est que de 2,5 % avec la nouvelle solution, contre 4 % auparavant, ce qui permet d’utiliser moins de ballast. De plus, l’épaisseur totale de la structure est plus faible de 25 à 35 cm avec l’enrobé qu’avec le sol traité classique.
En 2005, est venue l’heure de l’expérimentation grandeur nature, entre les PK 109+05 et 112+05 de la LGV Est-européenne, deux ans avant la mise en service. Et trois ans après cette dernière, RFF et la SNCF ont jugé le résultat probant, au point que la sous-couche de grave-bitume a été validée définitivement pour l’appel d’offres de la deuxième phase de la LGV Est-européenne comme « variante obligatoire » en plus de la solution classique (le choix entre les deux solutions revenant à RFF).
L’expérience a en tout cas mis en valeur plusieurs avantages de cette solution innovante, en plus de ceux cités plus haut. Le coût et les délais de réalisation, de maintenance, d’entretien, de réparation et de déconstruction sont nettement plus faibles qu’avec les autres techniques. Et en cas de défaut ou d’évolution de la plate-forme support (mouvements géotechniques ou tassements, erreur de réalisation, etc.), la reprise ou la remise à niveau sont facilitées. On obtient aussi une meilleure et plus durable imperméabilisation du sol support. De plus, le bilan environnemental est amélioré à court (construction), moyen (exploitation) et long terme (déconstruction), en particulier grâce aux volumes plus faibles de matériaux déplacés. Toujours dans le domaine environnemental, Colas signale comme avantage supplémentaire la réduction (voire la suppression) de l’utilisation des produits phytosanitaires sur les voies.
Tous ces avantages ont fait que la sous-couche de grave-bitume a d’ores et déjà été retenue par Trinité-et-Tobago pour son futur réseau ferré. Dans le cas de cet état insulaire caribéen, l’emploi du bitume présentait un avantage supplémentaire, vu les ressources pétrolières locales.
 

Patrick LAVAL