Pratique Des VRD Et Aménagement Urbain [PDF]

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Sommaire

Les équipements de voirie et réseaux divers (VRD) sont intégrés aux projets dès la phase de conception. Cet ouvrage offre toutes les clés pour prévoir et mettre en œuvre les aménagements à l’échelle d’un quartier ou d’une ville. Après un rappel des principes et enjeux des VRD, l’ouvrage s’attache à décrire la démarche de conception des aménagements et réseaux, puis leur mise en œuvre et leur gestion, dans le respect de la réglementation en vigueur. Ponctué par de nombreux calculs pratiques, schémas et photographies, il propose une méthode efficace permettant : – de s’adapter aux contraintes du sous-sol ; – de coordonner l’action des divers intervenants ; – de limiter les coûts ; – de choisir le mode de gestion approprié ; – d’évaluer les conséquences environnementales des options retenues. Cette nouvelle édition intègre les documents et dispositions réglementaires stratégiques (plan local de l’habitat, participation pour assainissement collectif, guichet unique, marchés publics à procédure adaptée, etc.), qu’ils soient territoriaux ou nationaux, ainsi que les nouveaux textes relatifs à l’assainissement et à son impact environnemental (obligation d’autosurveillance continue…). Cette mini-encyclopédie des VRD constitue un outil de travail indispensable pour les ingénieurs et techniciens des BET, les agents des collectivités territoriales et établissements publics, les architectes, promoteurs et aménageurs, ainsi que les économistes de la construction.

Partie 1. Conception d’opérations d’aménagement 1. Démarche conceptuelle 2. Investigations de terrain 3. Aménagement de sites 4. Voiries et aménagements 5. Voies piétonnes et transports en commun 6. Espaces verts et écogestion 7. Mobiliers urbains et équipements 8. Assainissement urbain Partie 2. Réseaux de distribution 9. Distribution d’eau potable 10. Distribution du gaz combustible 11. Climatisation et chauffage urbains 12. Distribution d’énergie électrique 13. Éclairage urbain 14. Réseaux de télécommunications Partie 3. Mise en œuvre et gestion 15. Systèmes urbains automatisés 16. Opérations préalables 17. Mise en œuvre des ouvrages 18. Mise en œuvre des réseaux 19. Gestion fonctionnelle et entretien 20. Critères d’écogestion et coûts

Ingénieur en hydraulique et génie urbain, expert auprès d’IC-Eau Environnement, Régis Bourrier est spécialiste des infrastructures. Il a exercé en BET et agences d’ingénierie pendant toute sa carrière. Ingénieur principal du génie rural, spécialisé en génie sanitaire, Béchir Selmi dirige IC-Eau Environnement, société de conseil et d’ingénierie. Régis Bourrier et Béchir Selmi sont également coauteurs du Guide technique de l’assainissement publié aux Éditions du Moniteur.

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R É F É R E N C E T E C H N I Q U E

ISSN 1257-9823 ISBN 978-2-281-14202-0

Pratique des VRD et aménagement urbain

Pratique des VRD et aménagement urbain

Régis Bourrier Béchir Selmi

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Sommaire

Sigles et abréviations................................................................................................................................. 5 Des voiries et réseaux durables................................................................................................................ 11 Partie 1

Conception d’opérations d’aménagement.................................................................... 15

1

Démarche conceptuelle............................................................................................................................ 17

2

Investigations de terrain........................................................................................................................... 101

3

Aménagement de sites.............................................................................................................................. 155

4

Voiries et aménagements.......................................................................................................................... 221

5

Voies piétonnes et transports en commun............................................................................................... 293

6

Espaces verts et écogestion...................................................................................................................... 313

7

Mobiliers urbains et équipements............................................................................................................ 381

8

Assainissement urbain.............................................................................................................................. 409

Partie 2 9

Réseaux de distribution............................................................................................................. 517 Distribution d’eau potable........................................................................................................................ 519

10 Distribution du gaz combustible.............................................................................................................. 613 11 Climatisation et chauffage urbains........................................................................................................... 649 12 Distribution d’énergie électrique............................................................................................................. 679 13 Éclairage urbain........................................................................................................................................ 705 14 Réseaux de télécommunications.............................................................................................................. 757

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Pratique des VRD et aménagement urbain

Partie 3

Mise en œuvre et gestion......................................................................................................... 773

15 Systèmes urbains automatisés.................................................................................................................. 775 16 Opérations préalables............................................................................................................................... 791 17 Mise en œuvre des ouvrages..................................................................................................................... 813 18 Mise en œuvre des réseaux....................................................................................................................... 863 19 Gestion fonctionnelle et entretien........................................................................................................... 887 20 Critères d’écogestion et coûts................................................................................................................... 903 Index.......................................................................................................................................................... 919 Table des matières..................................................................................................................................... 927

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Partie 1 – Conception d’opérations d’aménagement

ments vieillissants, avec des vacances qui nécessitent des modifications structurelles et d’infrastructures (voiries et réseaux, comme décrits ci-dessus) ; −−des quartiers en difficulté, en particulier les grands ensembles dégradés où l’orientation de réaménagement spatial, surtout, doit s’opérer avec la concertation de groupes sociaux sous tension, qui doit donc, au plan technique, être privilégiée. Les équipements socioculturels et les espaces distractifs vont être dominés par le végétal ; −−des friches industrielles qui offrent l’opportunité de nouvelles activités en adéquation avec le site, de recomposition urbaine, d’équipement et de greffes sur les voiries et réseaux. Cette démarche doit conduire à divers axes de recherche et d’expérimentation : −−d’un habitat alliant la mixité, la densité variable, le cadre de vie, la qualité environnementale et architecturale ; −−d’un lancement de programme au concept original de mixité, d’habitat pluriel, de villa urbaine durable, de multifonctions (habitat, activités, boutiques, services) ; −−d’une composition esthétique et diversifiée des espaces, répondant au principe de conception durable des VRD : maîtrise des eaux pluviales (photo 1.1), de l’économie d’énergie, des espaces verts et du mobilier urbain adaptés.

−−des caractéristiques des espaces revêtus (dévers, pentes, rampes et paliers, etc.) ; −−des embellissements du paysage urbain, etc. 1.1.4

Gestion urbaine réglementaire

Les procédures réglementaires et opérationnelles(4) de planification sont dotées des principaux outils suivants : −−l’intervention de politique foncière ; −−le plan local d’urbanisme (PLU) ; −−la carte communale ; −−les servitudes d’urbanisme et d’utilité publique ; −−les obligations permissives. 1.1.4.1

Intervention de politique foncière

L’intervention de politique foncière s’exerce par : −−l’acquisition de terrains de réserve ou d’opportunité ; −−le droit de préemption urbain, souvent dans le but de revaloriser un quartier ; −−l’expropriation, généralement appliquée dans le cadre d’une opération d’intérêt général telle qu’une voie nouvelle, le passage de collecteur d’assainissement, etc., sur une zone d’intervention foncière (ZIF). 1.1.4.2

Plan local d’urbanisme (PLU)

Le PLU est l’outil principal. À la fois document de réglementation opposable aux tiers, de maîtrise foncière, de planification, il traduit le projet urbain communal ou intercommunal (PLUi(5)) de cohérence, d’aménagement et de développement durable.

Photo 1.1. Maîtrise des eaux pluviales et espace de prairie urbaine (source : Atelier LD) Les attentes d’une participation citoyenne d’aménagement dépassent l’unique cadre réglementaire, pour dicter aux acteurs des principes de qualité d’usage. Ce sont, entre autres : −−des critères de confort et de mieux-être ; −−des besoins en équipements, en transport en commun, etc. ; −−des accessibilités aux bâtiments, aux entrées ; −−des mesures de sécurité et de signalisation ;

Les étapes d’élaboration (fig. 1.2) aboutissent à un rapport de présentation constitué de deux parties : • une partie informative, qui comprend : −−l’analyse de l’état initial de l’environnement et de diagnostic, −−l’exposé des choix d’aménagement au regard des prescriptions et contraintes auxquelles le PLU est soumis, −−l’impact de l’aménagement sur l’environnement et sur les infrastructures de toute l’agglomération. Par exemple, le projet de ZAC de Laon implique un développement urbain sur la commune connexe et sur les grands équipements, en particulier l’extension de la station d’épuration (voir § 1.1.5.3) ; • une partie prescriptive, qui comporte les définitions et phases du projet d’aménagement et de développe-

4.  Le 1 er janvier 2014 a été créé le Cerema (Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement) qui regroupe les compétences de 11 services nationaux dans les domaines de l’aménagement et du développement durable, notamment les CETE et le CERTU. 5.  Promu par la loi du 12 juillet 2010, dite « Grenelle II ».

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Investigations de terrain – Chapitre 2

Fig. 2.7. Vue en plan du cheminement

Fig. 2.8. Profil du nivellement L’appareil mesure également, par cette visée, l’angle de l’inclinaison par rapport à l’horizontale, appelé angle vertical. Il a pour valeur 0 grade au zénith et 200 grades au nadir (le centre de la Terre). L’horizontale a donc pour valeur 100 grades. La dénivelée (Z) entre la base de l’appareil (hauteur d’appareil = HA) et la pointe basse du réflecteur (hauteur = HR) est donc fonction de l’angle (ω = 100 gr – ϕ) à laquelle la distance inclinée (DI) est intégrée. La dénivelée s’obtient par le calcul : Z = HA – HR + (DI . cos ω) REMARQUE Laser tournant ou rotatif

Le laser tournant ou laser rotatif s’utilise pour effectuer des nivellements, comme la méthode du nivellement direct. La différence est que la lecture s’effectue par le repérage du contact du laser sur la mire. En général, la mire est équipée d’un récepteur sonore qui y indique la position du rayon. Cette méthode est évidemment un peu moins précise que les deux précédentes. 2.1.4

Appareils de topographie

2.1.4.1

Théodolites et tachéomètres

Les théodolites et les tachéomètres permettent la lecture des angles horizontaux (azimut ou gisement) et verticaux (zénith), la mesure des niveaux et distances par lecture sur la mire verticale (photo 2.2).

Ils sont généralement constitués de : −−l’oculaire placé du côté de l’œil et de lentilles qui agrandissent l’image visée ; −−l’objectif renvoyant une image renversée de l’objet visé ; −−le réticule, plaque de verre avec deux fils stadimétriques (haut et bas) gravés par rapport à la croisée centrale (voir fig. 2.12). L’écart h de ces traits est réglé de manière qu’à la lecture sur la mire, la différence lue entre le fil haut et le fil bas, en cm, multipliée par 100 (constante stadimétrique), donne la distance D en mètres, soit : D(m) = h . cotg (α/2) = (hhaut – hbas) . 100 Il faut noter qu’une erreur de lecture de 1 mm entraîne une erreur significative de 0,10 m, d’où l’intérêt compensateur de la polygonation et de la triangulation. Dès que la ligne de visée est inclinée, il convient d’appliquer une correction angulaire ou la mesure en sens inverse S2 – S1 (fig. 2.9). Le fil niveleur central donne le niveau : Z=

hhaut + hbas 2

Les appareils électroniques (fig. 2.10), connectés à un PC ou à un enregistreur magnétique, permettent d’effectuer : −−une mise en station par rayon laser rouge visible ; −−un cheminement et rayonnement, les alignements horizontaux et verticaux, les surfaçages ; −−un relevé des angles, distances (tachéomètre), dénivelées ; 107

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Partie 1 – Conception d’opérations d’aménagement

Photo 3.10. Parois butonnées Rabattement de nappe

Le principe consiste à mettre en place à la périphérie du terrassement un réseau de canalisations et de pompes (fig. 3.24), qui vont créer une dépression locale dans la nappe phréatique. Le niveau de l’eau descend localement. Un dimensionnement permet de faire descendre le niveau sous le niveau fini du terrassement. Les fouilles peuvent ainsi être réalisées au sec. Cette technique nécessite d’avoir de la place autour de la zone à terrasser pour installer le réseau de pompe et d’évacuation d’eau.

Fig. 3.24. Fouille avec rabattement de nappe

Fig. 3.25. Étaiements butonnés de la tranchée

En cas de sol non cohérent, il faut s’assurer de la résistance du coffrage et du blindage, en prenant en compte la poussée des terres exercée sur toute la hauteur, selon l’expression : ϕ q = 0, 75. γ . H 2 .tg 2 ⎛45° − ⎞ ⎝ 2⎠ avec : q : poussée des terres (kN/m2 de paroi) ; γ : masse volumique (kN/m3, environ 20 kN/m3) ; H : profondeur (m) ; ϕ : angle de frottement interne du terrain : −−terre végétale : 15°, −−sols limono-argileux : 25°, −−graviers-sables : 35°, −−débris rocheux, cailloux : 45°. EXEMPLE

Tranchées en sous-sols encombrés

La tranchée en sous-sols encombrés ou à proximité de fondations de constructions, ou à grande profondeur, nécessite, pour éviter tout risque d’éboulement, de mettre en œuvre l’une des dispositions suivantes : −−les étaiements butonnés des tranchées (fig. 3.25) ; −−le blindage par enfoncement de palplanches ou palfeuilles avec ceintures métalliques, au fur et à mesure de l’avancement en profondeur.

Pour une tranchée de 4 m de profondeur avec : γ : 20 kN/m3 ; ϕ : 25° (sol limono-argileux) ; la poussée active est : q = 0,75 × 20 kN/m3 × (4 m)2 × tg2(45°– 12°5) = 96 kN par mètre (ou m2)

En présence d’eau, il faut procéder à l’épuisement par pompage, soit directement dans la fouille, soit dans un ou deux forages aiguilles en profondeur à côté et au point haut de la nappe en terrain pentu.

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Partie 1 – Conception d’opérations d’aménagement

Les dispositions courantes de collecte des eaux de ruissellement et de drainage des corps de chaussées urbaines sont : 1 – le fossé de crête de talus et la rigole d’évacuation ; 2 – l’ouvrage d’engouffrement et de raccordement au collecteur ; 3 – la canalisation de traversée tous les 100 à 200 m, selon l’importance des chaussées ; 4 – les débouchés dans la rigole et le raccordement à l’écoulement à ciel ouvert ou en collecteur ; 5 – l’émissaire à ciel ouvert, à préconiser dans la mesure du possible, notamment sur les voies rapides de contournement et en zone industrielle, par un canal de rétention, avec (a) orifice, (b) seuil à débit contrôlé.

Fig. 4.16. Principe du drainage des chaussées (source : Setra) Pour éviter les accumulations d’eau sous le revêtement en béton et les accotements, des dispositions constructives classiques et innovantes sont à adopter. Afin d’assurer la sécurité et le confort des usagers (aquaplanage, projections d’eau), il faut évacuer rapidement l’eau de la surface de la chaussée. Un profil en travers adapté, avec dévers d’au moins 2 %, canalise l’eau, soit au milieu de la chaussée, soit latéralement. L’eau est ensuite évacuée par des caniveaux et des avaloirs placés tous les 1 000 m2 minimum, drainés, ou par des caniveaux à grille dans le cas de pentes longitudinales faibles, de moins de 2 %. RECOMMANDATION Dispositions particulières aux points singuliers

Quelle que soit la classe de trafic de la voirie, des dispositifs sont à prévoir à certains endroits singuliers :

−−au point bas du profil en long, un drain transversal, en épi, peut être nécessaire ; −−pour la purge localisée de la plate-forme, il est souhaitable de prévoir un matériau drainant (béton poreux par exemple) en fond de forme, relié à un drain et à un exutoire ; −−pour une pente accentuée du profil en long sur une grande longueur, des écoulements d’eau longitudinaux importants au niveau du support peuvent se produire et nécessitent l’utilisation de drains transversaux disposés en épis à intervalles réguliers (par exemple tous les 100 mètres). L’eau qui aurait pu s’infiltrer dans la chaussée est à acheminer vers les côtés et à évacuer par des drains et des exutoires. À l’interface dalle-support, la circulation de l’eau est assurée soit par gravité (écoulement le long des pentes transversales), soit à l’aide d’un complexe associant des géotextiles filtrant et drainant, placé sur toute la surface de la chaussée, qui permet aussi de protéger le support contre l’érosion.

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Partie 1 – Conception d’opérations d’aménagement

Fig. 5.22. Escalier à pas normal Si l’escalier est courbe, cette formule s’applique le long de la ligne de foulée située dans l’axe ou 60 cm du bord intérieur de l’escalier. La hauteur de marche doit être comprise entre 12 et 17 cm. Le giron est compris entre 26 et 40 cm. En fait, la pente d’un escalier liée au terrain aménagé est donnée par : P=

h avec 0,30 ≤ p ≤ 0,50 g

d’où il est possible de tirer : g=

Fig. 5.23. Dimensionnement d’un escalier

m 1 + 2p

où : m : module de foulée m = 2 h + g

5.6.2.2

Le nombre de marches est fourni par la formule approximative suivante : 2H + G + M n≠ m avec : H : hauteur de l’escalier ; G : longueur de l’escalier ; n : arrondi à l’entier inférieur. La valeur exacte de h et g découle de : h=

H n

et g =

G n−1

Si le résultat n’est pas satisfaisant, il faut modifier G, dimension la plus souple, surtout lorsqu’on donne une ou deux volées a + b = Q (fig. 5.23).

Escalier à pas d’âne

Pour un escalier à pas d’âne (fig. 5.24), la hauteur de marche est comprise entre 5 et 12 cm et le giron entre 60 cm et 1 m. Une marche correspond alors à deux pas. Le passage d’une seule personne répond à un emmarchement compris entre 90 et 100 cm. Pour que deux personnes puissent passer de front, la largeur de l’escalier est de 140 à 160 cm. Un gabarit de 60 cm par personne est ensuite appliqué. Il est recommandé de placer un escalier de repos toutes les 12 à 15 minutes, ou toutes les 24 marches maximum. La largeur du palier est égale à celle des emmarchements, et sa longueur doit permettre de faire deux ou trois foulées. Il est également souhaitable, voire nécessaire, de poser un marquage tactile et/ou visuel non glissant et/ou un champ d’éveil par bande ou élément architectural, en haut et en 5.6.3

Rampes

La rampe pour contourner un escalier doit avoir les caractéristiques suivantes : 310

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Espaces verts et écogestion – Chapitre 6

6.2.3.2

Substrat

Le substrat est la couche C sous-jacente de la terre végétale (voir fig. 6.3), dans laquelle les végétaux viennent chercher les éléments utiles à leur croissance : substances minérales, eau, matières organiques azotées. Selon sa nature, il peut être nécessaire de le traiter, de l’amender, de le remplacer partiellement (purge de poche d’argile compact), ou d’augmenter la couche de terre végétale. Lorsque le substrat est imperméable, il est peut-être nécessaire de drainer, notamment pour un aménagement en terrain de sport. Le biotope aquatique des mares et plans d’eau sert à la fois de support abiotique et de milieu dans lequel les plantes trouvent les matières nécessaires à leur croissance. 6.2.3.3

Fig. 6.3. Composantes du support végétal (source : Wikipedia) des substances organiques et de fixation de l’azote, du phosphore. Un des indices de sa qualité est le rapport C/N du sol. Un rapport C/N bas (≤ 10) indique une bonne activité biologique, alors qu’un C/N élevé (≥ 20) indique un ralentissement de cette activité. Selon sa composition initiale, la terre végétale peut être amendée afin d’obtenir une meilleure croissance des plantes. Des prélèvements et analyses de sol sont alors effectués pour déterminer ses caractéristiques et définir les éventuels amendements à y apporter. Une terre lourde est amendée par l’apport de sable et de chaux, une terre trop calcaire par un apport de terre acide, de tourbe, etc. Lors de la mise en place des plantes, l’apport de compost, d’engrais organique ou minéral améliore la fertilité du sol. La terre végétale des espaces verts de lotissement est prélevée sur les terres stockées sur le site, ou apportée de l’extérieur lorsque le stockage est insuffisant. La mise en place est réalisée en couches d’épaisseur régulière après avoir procédé au tri, à l’élimination de déchets inertes et à l’épierrage. En aménagement d’espaces verts, l’épaisseur minimale de terre végétale est de l’ordre de 15 à 20 cm sur toutes les surfaces engazonnées et 30 cm sur les zones arbustives.

Amendement des sols

L’amendement désigne le ou les substances ajoutées à la terre végétale et au sol substrat pour requalifier leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques. Il peut être de nature : −−granulométrique, par un apport de sable ou de chaux dans un sol trop lourd pour diminuer sa plasticité, en améliorer l’aération et la perméabilité. Il faut cependant éviter sur les terrains pentus de créer les facteurs d’érosion(2) ou de ravinement ; −−organique, par l’apport à la terre végétale ou sousjacente de substances d’origine végétale (compost, tourbe, paillage)(3) ; −−neutralisante, pour corriger un pH trop bas par l’apport de carbonate de calcium (craie, marne) ou pour abaisser un pH trop haut par un apport d’humus (tourbe) et de produits acidifiés. Cependant, il faut dans la mesure du possible préserver le sol en place plutôt que d’ajouter systématiquement de la terre végétale, qui favorise la prolifération de l’herbe au détriment d’une végétation indigène et qui induit plus de déchets verts et d’herbicides. Il est primordial de conserver la diversité des structures et de composition des sols, des milieux, des landes, etc., afin de décliner une composition d’espaces verts différents et complémentaires. 6.2.4

Objectif zéro-produit de synthèse et OGM

Les intrants sont les différents produits apportés aux terres et aux pratiques d’horticulture. Parmi eux sont distingués ceux en opposition avec une gestion écologique des espaces verts : −−les produits phytosanitaires ; −−les engrais ;

2.  Voir § 1.1.6.3, Indicateurs écologiques et de développement durables. 3.  La norme NF U 44‑051 dresse la liste des amendements organiques.

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Espaces verts et écogestion – Chapitre 6

Fig. 6.8. Formes des arbres et des plants de pépinière (source : STU, l’aménagement des espaces verts) Tab. 6.1. Arbres couramment plantés en espaces verts Nomenclature

Hauteur (m)

Sol

Usage

Albizia (arbre à soie) Albizia julibrissin