COURS DE PROCÉDÉS DE RÉALISATION (TERRASSEMENT ET FONDATIONS), 2ÈME ANNÉE, OPTION MAÇONNERIE
Édition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC
PRÉLIMINAIRES
0.1. Objectifs généraux du cours
Ce programme vise l’acquisition des compétences techniques fondamentales nécessaires à l’implantation d’un bâtiment et à la réalisation de ses infrastructures. L’apprenant développe une maîtrise des opérations de terrassement, de l’analyse sommaire des sols et de l’exécution des fondations superficielles et semi-profondes. La formation privilégie l’autonomie sur chantier et la capacité à interpréter des plans d’exécution complexes.
0.2. Consignes de sécurité et hygiène sur chantier 🦺
La rigueur sécuritaire constitue le préalable absolu à toute intervention technique. L’application des normes de protection individuelle (EPI) et collective réduit drastiquement les risques d’accidents liés aux éboulements, aux chutes et à la manipulation d’outils contondants. Le port du casque, des chaussures de sécurité renforcées et des gants de manutention s’impose dès l’ouverture du chantier. L’hygiène englobe la gestion des déchets de construction et l’aménagement de zones sanitaires temporaires pour le personnel.
0.3. Outils et matériel didactique 🛠️
L’apprentissage requiert l’usage d’instruments de mesure précis (décamètre, niveau à bulle, niveau à eau, équerre de maçon) et d’outillage manuel de terrassement (pelle, pioche, barre à mine). Les supports didactiques incluent des plans d’architecture standards, des coupes techniques de fondations et des échantillons de matériaux locaux (latérite, moellons, granulats). L’utilisation de la calculatrice scientifique permet la vérification rapide des cotations et des volumes de déblais.
0.4. Importance du cours dans le cursus national
Ce module constitue le socle de la formation en maçonnerie, reliant la théorie des matériaux à la pratique constructive. Il prépare directement l’élève aux stages professionnels en lui fournissant les clés de lecture du terrain et de la structure porteuse. La maîtrise des fondations garantit la pérennité des ouvrages face aux sollicitations climatiques et géologiques spécifiques de la République Démocratique du Congo.
PARTIE 1 : PRÉPARATION DU CHANTIER ET TRAVAUX DE TERRASSEMENT
Cette première partie aborde l’organisation logistique et technique préalable à toute construction. Elle définit les méthodes rigoureuses d’installation de chantier, les procédés géométriques d’implantation des ouvrages et les techniques d’excavation adaptées à la topographie locale.
Chapitre 1 : Installation et organisation du chantier
1.1. Analyse du site et plan d’installation
L’étude préalable du terrain détermine la disposition optimale des zones de stockage, des aires de travail et des voies de circulation. L’analyse topographique identifie les obstacles naturels (arbres, rochers) et les réseaux existants (eau, électricité) à préserver ou dévoyer. Un plan d’installation de chantier (PIC) clair optimise les flux logistiques et sécurise les déplacements des ouvriers et des engins, que ce soit sur un site exigu à Matadi ou sur une parcelle vaste à Lubumbashi.
1.2. Clôture et signalisation temporaire 🚧
La délimitation physique du périmètre de travail sécurise le chantier vis-à-vis du public et protège le matériel contre le vol. L’installation de palissades en tôles ou en matériaux locaux (bois, nattes) s’accompagne d’une signalisation réglementaire avertissant des dangers potentiels. Les panneaux d’affichage du permis de construire et des consignes de sécurité obligatoires garantissent la conformité administrative et légale de l’opération.
1.3. Gestion des approvisionnements et stockage
La conservation des matériaux exige des conditions de stockage adaptées à leur nature physico-chimique. Les ciments et liants hydrauliques nécessitent un abri sec et ventilé sur palettes surélevées, tandis que les agrégats (sable, gravier) requièrent des aires de stockage compartimentées pour éviter la contamination par la terre végétale. Une rotation rigoureuse des stocks selon le principe du « premier entré, premier sorti » prévient la détérioration des intrants périssables.
1.4. Installations sanitaires et vie de chantier
L’aménagement de bases vie fonctionnelles assure le bien-être et la dignité des travailleurs. La construction de latrines provisoires, de vestiaires et d’un réfectoire abrité respecte les normes d’hygiène élémentaires édictées par la législation du travail congolaise. L’accès à l’eau potable et la gestion des eaux usées constituent des priorités sanitaires pour prévenir les maladies hydriques fréquentes en milieu tropical.
Chapitre 2 : Implantation des ouvrages
2.1. Lecture et interprétation des plans d’implantation 📐
L’implantation transpose les données graphiques du plan d’architecture sur la réalité du terrain. La lecture précise des cotes cumulées, des axes de référence et des niveaux altimétriques conditionne l’exactitude géométrique de l’ouvrage. L’élève apprend à identifier les traits de fondations, les murs porteurs et les limites séparatives figurant sur les plans de masse et de situation.
2.2. Outillage et techniques de traçage (Chaises et cordeaux)
La mise en place de chaises d’implantation (piquets et planches horizontales) permet de matérialiser les axes des murs hors de la zone de terrassement. L’utilisation de cordeaux tendus, fixés par des pointes sur les chaises, dessine le gabarit exact des fouilles. La précision millimétrique de ces repères garantit l’équerrage et l’alignement des futures maçonneries.
2.3. Procédés d’alignement et vérification de l’équerrage
La méthode du 3-4-5 (théorème de Pythagore) assure la réalisation d’angles droits parfaits sur le terrain. L’utilisation de l’équerre optique ou du théodolite simplifie l’implantation sur les grandes parcelles, tandis que la vérification des diagonales confirme la régularité des formes rectangulaires. L’alignement des façades par rapport aux voiries ou aux mitoyennetés respecte les règles d’urbanisme locales.
2.4. Nivellement et trait de niveau (Trait de référence)
L’établissement d’un point de référence altimétrique stable (le « niveau 0.00 ») coordonne toutes les hauteurs de la construction. Le transfert de ce niveau par le principe des vases communicants (niveau à eau) ou par niveau optique permet de définir la profondeur des fouilles et la hauteur de l’arase sanitaire. La matérialisation du trait de niveau sur des repères fixes guide l’ensemble des corps d’état ultérieurs.
Chapitre 3 : Travaux de terrassement
3.1. Décapage de la terre végétale
L’élimination de la couche superficielle humifère prépare l’assise du bâtiment sur un sol stable. Ce décapage, réalisé manuellement ou mécaniquement sur une épaisseur de 20 à 30 centimètres, évite la présence de matières organiques compressibles sous les dallages. La terre végétale stockée séparément servira aux aménagements paysagers finaux.
3.2. Exécution des fouilles (En rigole, en puits, en excavation) ⛏️
Le creusement des tranchées s’adapte à la nature des fondations projetées. Les fouilles en rigole accueillent les semelles filantes sous murs porteurs, tandis que les fouilles en puits sont destinées aux semelles isolées sous poteaux. Le terrassement en pleine masse concerne les sous-sols ou les radiers généraux. La géométrie des fouilles respecte strictement les largeurs et profondeurs définies par les plans de structure.
3.3. Étançonnage et blindage des parois
La stabilisation des parois verticales des fouilles prévient les éboulements dangereux pour les ouvriers. L’étançonnage par boisage (madriers et étrésillons) ou par panneaux métalliques s’impose dès que la profondeur excède 1,30 mètre ou en terrain meuble. Cette mesure de sécurité varie selon la cohésion du sol, qu’il s’agisse des sables de Lemba ou des argiles de Bandundu.
3.4. Remblaiement et compactage
Le comblement des vides autour des fondations s’effectue par couches successives de matériaux sélectionnés. Un compactage méthodique, par damage manuel ou mécanique, restitue au sol une densité suffisante pour supporter les dallages périphériques et éviter les tassements différentiels. L’interdiction d’utiliser des gravats hétérogènes ou des terres organiques garantit la stabilité des remblais.
PARTIE 2 : TECHNOLOGIE DES SOLS ET MATÉRIAUX DE FONDATION
Cette partie analyse la nature géologique des terrains de construction et les matériaux constitutifs des infrastructures. Elle détaille les principes de mécanique des sols simplifiée et la composition des bétons et mortiers spécifiques aux ouvrages enterrés.
Chapitre 4 : Reconnaissance et classification des sols
4.1. Nature géologique des sols en RDC 🌍
La diversité géologique du territoire congolais influence directement les choix constructifs. L’étude distingue les sols latéritiques ferreux, les sables fluviaux du bassin du Congo et les zones rocheuses volcaniques des Kivu. La compréhension de l’origine sédimentaire, métamorphique ou magmatique des terrains permet d’anticiper leur comportement sous charge.
4.2. Caractéristiques physiques (Cohésion, densité, porosité)
L’identification des paramètres physiques du sol détermine sa capacité portante. La cohésion mesure l’adhérence entre les particules (forte pour l’argile, nulle pour le sable sec), tandis que la densité et la porosité indiquent la compacité et la perméabilité du terrain. Des tests simples de terrain permettent une classification rapide et opérationnelle pour le maçon.
4.3. Portance et contrainte admissible du sol
La détermination de la charge maximale supportable par le sol sans rupture ni tassement excessif dimensionne les semelles de fondation. La notion de contrainte admissible (exprimée en bars ou MPa) guide le calcul de la surface de contact nécessaire entre la fondation et le bon sol. La distinction entre un sol compressible et un sol incompressible est fondamentale pour la pérennité de l’ouvrage.
4.4. Influence de l’eau dans le sol (Nappe phréatique) 💧
La présence d’eau modifie radicalement les propriétés mécaniques du sol. L’étude des variations saisonnières de la nappe phréatique et des phénomènes de remontées capillaires impose des mesures de protection spécifiques. La liquéfaction des sols sableux saturés et le gonflement des argiles hydratées constituent des pathologies majeures à prévenir par un drainage adéquat.
Chapitre 5 : Amélioration et traitement des sols
5.1. Substitution de sol et purge
L’évacuation des couches de terrain impropres à la construction (vases, tourbes, remblais récents) précède leur remplacement par des matériaux d’apport sains et incompressibles. La technique de purge garantit l’homogénéité de l’assise et supprime les points durs ou mous susceptibles de provoquer des fissures structurelles.
5.2. Techniques de compactage (Méthodes et matériel)
La densification mécanique du sol augmente sa portance et réduit sa perméabilité. Le choix du matériel (dameuse, plaque vibrante, rouleau compresseur) dépend de la nature granulaire ou cohésive du terrain et de l’accessibilité du chantier. Le contrôle de la teneur en eau optimale lors du compactage assure l’efficacité maximale de l’opération.
5.3. Stabilisation au ciment et à la chaux
L’incorporation de liants hydrauliques modifie la structure physico-chimique des sols argileux ou limoneux. Le traitement à la chaux assèche et flocule les argiles humides, tandis que le ciment renforce la résistance mécanique des sols sableux ou graveleux. Ces techniques de stabilisation routière s’appliquent efficacement aux fonds de forme des bâtiments.
5.4. Utilisation des géotextiles
L’interposition de nappes synthétiques géotextiles sépare les couches de matériaux de natures différentes, empêchant leur contamination mutuelle. Le rôle filtrant du géotextile maintient la perméabilité des drains tout en retenant les particules fines du sol. Son usage renforce la durabilité des ouvrages de voirie et de drainage périphérique.
Chapitre 6 : Matériaux pour les fondations
6.1. Béton de propreté et béton de fondation 🏗️
Le béton de propreté, maigre et faiblement dosé, forme une surface plane et propre au fond des fouilles, isolant les armatures de la terre. Le béton de fondation, structurel et plus riche en ciment, assure la transmission des charges au sol. La maîtrise des dosages en ciment (CPJ ou CPA) conditionne la résistance à la compression requise.
6.2. Moellons et pierres naturelles
L’usage de la pierre locale offre une solution économique et durable pour les fondations cyclopéennes. Le choix de roches dures, non gélives et non poreuses (basalte, granit, calcaire dur) est impératif. Le calage et l’enchâssement des blocs dans le mortier ou le béton exigent un savoir-faire traditionnel pour garantir la cohésion de l’ensemble.
6.3. Briques cuites et blocs de ciment pleins 🧱
Dans certaines régions dépourvues de pierre, la brique cuite artisanale de haute qualité ou le bloc de béton plein manufacturé constituent des alternatives pour les maçonneries de soubassement. La vérification de leur résistance à l’écrasement et de leur insensibilité à l’eau valide leur emploi en partie enterrée. L’utilisation de briques crues (adobe) est proscrite pour les fondations en zone humide.
6.4. Aciers pour armatures (Semelles et longrines)
Le renforcement du béton par des armatures en acier permet de résister aux efforts de traction et de cisaillement. L’élève apprend à distinguer les fers à béton lisses des fers à haute adhérence (HA), ainsi qu’à réaliser le façonnage des cadres, étriers et équerres de liaison. Le respect des diamètres et des recouvrements normalisés assure la continuité mécanique de la chaîne d’angle et des semelles.
PARTIE 3 : EXÉCUTION DES FONDATIONS ET OUVRAGES INFRASTRUCTURELS
Cette dernière partie consacre la mise en œuvre pratique des différents types de fondations. Elle décrit les procédures d’exécution, du coulage du béton à la protection contre l’humidité, en intégrant les spécificités des terrains en pente et les impératifs de drainage.
Chapitre 7 : Fondations superficielles
7.1. Semelles filantes (Continues)
La réalisation de semelles continues sous les murs porteurs répartit uniformément les charges linéaires sur le sol d’assise. Le processus inclut le nettoyage du fond de fouille, le coulage du béton de propreté, la pose des armatures de chaînage et le bétonnage en pleine fouille ou coffré. La continuité du bétonnage évite les reprises de coulage fragilisantes.
7.2. Semelles isolées sous poteaux
Les fondations ponctuelles supportent les charges concentrées transmises par les poteaux de structure. Le centrage rigoureux de l’armature d’attente du poteau par rapport à la semelle prévient les excentricités génératrices de moments de basculement. Le dimensionnement de la surface d’appui dépend directement de la charge descendante et de la portance locale du sol.
7.3. Maçonnerie de soubassement et libage
L’élévation des murs de soubassement relie les semelles au plancher bas du rez-de-chaussée. L’utilisation de matériaux résistants et peu capillaires est requise pour cette partie enterrée ou semi-enterrée. Le libage en béton armé ou en maçonnerie chaînée rigidifie la base de la construction et contient le remblai sous dallage.
7.4. Radier général (Introduction)
Lorsque la portance du sol est faible ou hétérogène, le radier général substitue aux semelles une dalle porteuse couvrant toute l’emprise du bâtiment. Cette technique répartit les charges sur une surface maximale, réduisant la pression unitaire sur le sol. La complexité du ferraillage et le volume de béton nécessitent une attention particulière lors de la mise en œuvre.
Chapitre 8 : Fondations spéciales et cas particuliers
8.1. Fondations sur terrain en pente (Redans) 📉
L’adaptation des fondations à la déclivité du terrain s’opère par la technique des redans (marches d’escalier). Le respect du chevauchement et de la hauteur maximale des décrochements assure la stabilité de l’ouvrage et prévient le glissement. Cette méthode est couramment appliquée dans les zones accidentées de Bukavu ou de Matadi.
8.2. Fondations en zone sismique (Dispositions constructives)
En zone à risque sismique, comme le rift Albertin, la liaisonnement des fondations devient crucial. La mise en place de longrines de redressement et le renforcement des nœuds d’assemblage assurent un comportement monolithique de la structure. Les armatures transversales rapprochées en zone critique confinent le béton et absorbent l’énergie sismique.
8.3. Fondations sur sol argileux ou instable
Les sols sujets au retrait-gonflement exigent des fondations ancrées à une profondeur suffisante pour échapper aux variations hydriques saisonnières. La rigidification de la structure par des chaînages horizontaux et verticaux renforcés limite la fissuration des maçonneries. L’isolation périphérique peut également réduire la dessiccation du sol sous-jacent.
8.4. Initiation aux fondations profondes (Puits et pieux)
Bien que relevant souvent du génie civil, la connaissance des principes des fondations profondes (puits en gros béton, pieux forés) permet d’appréhender les solutions requises pour les grands ouvrages ou les très mauvais sols. La transmission des charges se fait alors par pointe (ancrage dans le substratum) ou par frottement latéral.
Chapitre 9 : Protection, drainage et pathologies
9.1. Drainage périphérique et évacuation des eaux ☔
La collecte et l’évacuation des eaux de ruissellement et d’infiltration protègent les fondations contre l’affouillement et l’humidité. La pose de drains agricoles ou routiers en pied de fondation, enrobés de gravier filtrant et de géotextile, dirige les eaux vers un exutoire ou un puits perdu. Une pente régulière des canalisations garantit l’auto-curage du système.
9.2. Arase étanche et coupure de capillarité
L’interposition d’une barrière étanche horizontale (feutre bitumineux, feuille polyane, mortier hydrofuge) entre le soubassement et le mur d’élévation bloque les remontées d’humidité capillaire. Cette arase sanitaire préserve la salubrité des murs intérieurs et empêche la dégradation des enduits et des peintures.
9.3. Protection verticale des soubassements (Enduits bitumineux)
L’application d’enduits hydrofuges ou de peintures bitumineuses sur les faces extérieures des murs enterrés complète l’étanchéité de l’ouvrage. La protection mécanique de ce revêtement par une nappe à excroissances (type « delta ») évite son poinçonnement lors du remblaiement.
9.4. Pathologies des fondations : causes et remèdes
L’analyse des désordres courants, tels que les fissures en escalier, les affaissements d’angle ou les infiltrations en sous-sol, permet d’identifier les erreurs de conception ou d’exécution. La mise en œuvre de techniques de reprise en sous-œuvre (injections, micropieux) constitue une action corrective complexe nécessitant une expertise diagnostique précise.
ANNEXES
A.1. Glossaire technique
Un lexique détaillé définit les termes vernaculaires et techniques du métier (bon sol, fouille, reprise de bétonnage, exhaure, curage). Cette terminologie précise facilite la communication professionnelle sur le chantier et la compréhension des documents contractuels.
A.2. Formulaire de calculs de volumes et surfaces
Des fiches récapitulatives présentent les formules géométriques essentielles pour le calcul des volumes de terrassement (prisme, tronc de pyramide) et des quantités de matériaux (volume de béton, nombre de blocs). Des exemples concrets d’application illustrent chaque formule.
A.3. Symboles graphiques et conventions de dessin
Le répertoire des symboles normalisés utilisés dans les plans de fondation et de terrassement permet à l’apprenant de décoder rapidement les informations graphiques. Les hachures conventionnelles pour le béton, la terre, le sable et la maçonnerie y sont représentées.
A.4. Fiche de contrôle qualité des fondations
Un modèle de fiche de suivi de chantier permet de valider chaque étape critique, de la réception du fond de fouille avant coulage à la vérification des armatures. Cet outil de gestion de la qualité responsabilise le futur chef d’équipe sur l’autocontrôle.