Quelles sont les techniques de carottage et de forage utilisées lors d’une étude G5 ?

Selon la norme NF P 94-500, l’étude géotechnique de type G5 correspond à une mission de diagnostic géotechnique réalisée après l’apparition de désordres affectant un ouvrage existant. Elle intervient généralement à la suite de fissurations structurelles, de tassements différentiels, d’affaissements localisés ou de déformations anormales des fondations. Contrairement aux missions G1 à G4, conduites en phase projet, la G5 est ponctuelle, ciblée et strictement limitée à l’analyse d’un ou plusieurs mécanismes géotechniques identifiés.

Dans ce contexte post-sinistre, les techniques de carottage et de forage permettent d’identifier les hétérogénéités géologiques et de relier les pathologies observées en surface à des causes géotechniques objectives. Ces investigations sont généralement complétées par des essais in situ, afin d’obtenir des paramètres mécaniques directement exploitables.

Le carottage rotatif : la référence pour les investigations en profondeur

Le carottage rotatif constitue la technique de référence en mission G5 lorsqu’une analyse fine du sous-sol est nécessaire. Il s’agit d’une méthode consistant à prélever des échantillons cylindriques continus à l’aide d’un carottier équipé d’une couronne de coupe, entraîné par rotation. Cette rotation est associée à l’injection d’un fluide de forage (eau claire, boue bentonitique ou mousse) assurant la lubrification de l’outil, la stabilité des parois et l’évacuation des déblais.

Sur le plan opérationnel, les diamètres de foration varient généralement de 63 à 250 mm, en fonction des essais prévus et de la nature des terrains traversés. En contexte favorable, les profondeurs atteignables peuvent dépasser 50 à 100 mètres, même si, en mission G5, les investigations sont le plus souvent limitées à la zone d’influence des fondations existantes. L’intérêt majeur du carottage rotatif réside dans la qualité des informations obtenues : description lithologique précise, observation des interfaces entre couches, identification des variations de faciès et prélèvement d’échantillons intacts pour essais de laboratoire.

En mission G5, le carottage rotatif est particulièrement utilisé pour :

• diagnostiquer des tassements différentiels liés à des hétérogénéités profondes,
• identifier des horizons argileux gonflants responsables de soulèvements,
• vérifier la profondeur réelle d’ancrage des fondations,
• caractériser les couches compressibles sous-jacentes.

Cette technique présente toutefois des limites : coût élevé, durée d’intervention plus longue et maillage parfois restreint pour des raisons budgétaires. Elle exige également une interprétation experte pour relier les observations aux désordres constatés.

Le carottage par fonçage : une solution pour les sols meubles et cohérents

Le carottage par fonçage est une technique sans rotation, dans laquelle le carottier est enfoncé dans le sol par percussion ou vibration. Elle est particulièrement adaptée aux sols meubles à cohérents, tels que les limons, sables fins, argiles molles ou formations alluvionnaires récentes. Contrairement au carottage rotatif, l’avancement se fait par battage ou vibro-fonçage, ce qui limite l’agression mécanique dans certains contextes.

En mission G5, le carottage par fonçage est fréquemment utilisé dans les premiers mètres du sol, notamment pour analyser des remblais, des sols fins sensibles au retrait-gonflement des argiles ou des horizons superficiels remaniés. Les profondeurs couramment atteintes se situent entre 15 et 30 mètres, selon la cohésion du sol et la puissance de l’équipement.

Ses principaux avantages résident dans la rapidité de mise en œuvre, un coût généralement inférieur au carottage rotatif et une limitation du remaniement dans les argiles molles. En revanche, cette technique devient inefficace dès que des horizons plus durs ou hétérogènes sont rencontrés. C’est pourquoi elle est souvent utilisée de manière complémentaire, le carottage rotatif prenant le relais en profondeur ou dans les couches plus résistantes.

Le sondage à la tarière : rapidité et économie pour les reconnaissances superficielles

Le sondage à la tarière repose sur l’utilisation d’une tarière manuelle ou mécanique, assimilable à une vis hélicoïdale, qui pénètre le sol par rotation et remonte les matériaux le long de sa spire. Cette technique est particulièrement adaptée aux profondeurs faibles à moyennes et constitue un outil courant en reconnaissance géotechnique.

En mission G5, la tarière est utilisée pour des applications ciblées : reconnaissance des fondations existantes, analyse des affaissements superficiels, évaluation de la capacité portante des premiers horizons ou prélèvements en fond de fouille. Elle présente plusieurs avantages terrain : rapidité d’exécution, coût économique, accessibilité dans des espaces restreints et possibilité de multiplier les points pour analyser la variabilité latérale du sol.

Elle présente néanmoins des limitations opérationnelles claires :

• inefficacité dans les sols très durs ou rocheux,
• difficultés dans les terrains hétérogènes,
• échantillons remaniés, peu adaptés aux essais mécaniques,
• profondeur rarement supérieure à 10–15 mètres.

Dans une logique G5, la tarière sert souvent de reconnaissance préliminaire, permettant d’orienter l’implantation de sondages carottés plus lourds et plus coûteux.

L’essai pressiométrique : mesurer la déformabilité et la résistance in situ

L’essai pressiométrique Ménard est une investigation in situ consistant à dilater radialement une sonde introduite dans un forage préalable, afin de mesurer la réponse du sol à une pression croissante. Le forage, généralement destructif, présente un diamètre inférieur ou égal à 64 mm, compatible avec la sonde pressiométrique.

La procédure repose sur l’enregistrement de la courbe pression–déformation, à partir de laquelle sont déterminés plusieurs paramètres essentiels : la pression limite (pl), le module pressiométrique (EM) et la pression de fluage (pf). Ces paramètres caractérisent la résistance et la compressibilité du sol dans ses conditions naturelles.

En mission G5, le pressiomètre est particulièrement précieux pour :

• évaluer la capacité portante résiduelle après sinistre,
• identifier des zones décomprimées ou perturbées,
• estimer les tassements potentiels,
• dimensionner des solutions de confortement ou de reprise en sous-œuvre.

L’essai fournit des données mécaniques directement exploitables, mais il nécessite une expertise pointue pour l’interprétation. Il est presque toujours couplé au carottage, qui apporte la description lithologique et les échantillons pour essais de laboratoire.

L’essai pénétrométrique : cartographie rapide de la résistance des sols

L’essai pénétrométrique repose sur l’enfoncement d’une pointe normalisée dans le sol, soit de manière dynamique (par battage), soit statique (poussée continue). La résistance mesurée permet d’établir un profil quasi continu des variations de compacité et de cohésion du sol.

En mission G5, cette technique est utilisée pour cartographier rapidement les zones de faiblesse, vérifier la portance résiduelle ou détecter des horizons remaniés après mouvement de terrain. Elle présente des avantages opérationnels marqués : résultats immédiats, coût modéré, possibilité de maillage dense et corrélations empiriques avec certaines propriétés mécaniques.

Les principaux types rencontrés sont le pénétromètre dynamique, le CPT statique et l’essai SPT. Leur interprétation reste toutefois délicate et nécessite une bonne connaissance des limites des corrélations utilisées.

Conclusion

Les techniques de carottage et de forage mobilisées en étude G5 forment un ensemble complémentaire, chacune répondant à des objectifs diagnostiques précis. Le carottage apporte la lecture fine du sous-sol, les essais in situ fournissent les paramètres mécaniques, et leur combinaison permet de relier les désordres observés aux mécanismes géotechniques en cause. La qualité du diagnostic repose avant tout sur l’expertise du géotechnicien, capable de choisir, combiner et interpréter ces méthodes pour formuler des préconisations de réparation fiables et adaptées.