Evaluation du coût des opérations topographiques

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Les différents types d’études techniques

Dans le cadre générale du projet routier, les différentes études suivantes doivent être suivies :
– Etude topographique
– Etude socio-économique.
– Etude d’impact environnementale.
– Etude et reconnaissance géotechnique
– Etude de dimensionnement de chaussées
– Etude hydrologique et hydraulique
– Etude du tracé routier
– Dossier des Ouvrages d’art
– Estimation confidentielle et planning d’exécution prévisionnel

Etude topographique

Objectif

Le levé topographique nous permet de connaitre la position des points en planimétrie et altimétrie (X, Y, Z) de la zone à étudier, ce qui nous conduit à l’élaboration des plan topographique nécessaire dans l’exécution d’un projet d’aménagement.
Pour exécuter les études avant-projet des travaux d’aménagement routier ; construction de nouvelle route ou réhabilitation d’une route existante, il faut au préalable établir des plans et des documents topographiques faisant apparaitre la configuration réelle ainsi que les détails planimétriques dignes d’intérêts, y compris les limites visibles des propriétés ou des cultures, les constructions de la zone du terrain à aménager.
De plus à partir des points cotés existants dans la zone d’étude, nous pouvons envisager à l’étude du calcul de cubature ou de terrassement et à l’étude du bassin versant nécessaire pour la mise en place des ouvrages.
Dans le cas des nouveaux travaux on établit un plan topographique, appelé <<bande d’étude>> qui est un plan topographique à l’échelle de 1 : 2000 ou 1 : 5000, elle rassemble toutes les positions à la fois planimétrie et altimétrie des points de la zone à aménager. Elle se présente aussi sous une largeur variable selon la nature du terrain ainsi que le projet à effectuer.
Concernant les travaux de réhabilitation d’une route existante, cas où la zone influencée est bien définie, on dresse souvent un ensemble cohérent de document topographique constitué par le profil en long et profil en travers.
Enfin, dans le cas où on devrait construire un ouvrage art ou aménager les ouvrages déjà existants, les plans cote, carte des pentes et courbe de niveau sont indispensables

Opération topographique

Les opérations topographiques menant à l’élaboration d’un plan d’étude, à l’implantation d’une route ou d’un ouvrage et à la cubature d’un projet nécessitent l‘enchaînement des travaux suivants : Mise en place des points d’appui , Polygonale de base , Matérialisation , Nivellement , Lever de bande d’étude et lever d’ouvrage , Implantation et piquetages de l’axe, Cubature , Lever parcellaire (nouvelle route), La mise en place des repères fixes sous forme de polygonal de base matérialisé par des bornes toute au long de la chaussée et autour des ouvrages existant, Le levé de détail de la route effectué par profil en long et par profil en travers, Le levé des zones de traversées hydrauliques et ouvrages existants (appointement des bacs, dalots, ponts, radiers;…), Le levé des maisons ou limite de propriété dans les zones d’habitation bordant la route, les carrefours, Le levé des fils d’eau et des réseaux d’assainissement d’une distance 50 m environ en amont et en aval ainsi que le levé des zones d’emprunt, des gites et des carrières.

Détermination des points d’appui :

Il s’agit de déterminer la position des points, en planimétrie (X ; Y) et en altimétrie (Z) situé dans la zone du levé.
Deux méthodes peuvent être utilisées pour la détermination de ces points, Soit par triangulation : les points d’appui pourront être déterminés par relèvement, par intersection, ou par relèvement et intersection ou Soit par cheminement directeur qui est la méthode la plus utilisée, les points du cheminement directeur doivent être situés dans la zone à lever et sans repris dans la polygonation. Le cheminement directeur doit être rattaché au point géodésique connu en (X, Y), au départ et à l’arrivé du cheminement, pour pouvoir faire le calcul fermeture à fin de compensé ces coordonnées.

Cheminement secondaire : polygonale de base

La polygonale de base est l’opération permettant d’établir les levés à toute échelle, elle sert également de base de l’implantation de l’axe du projet (courbe et alignement) et au piquetage du projet.
Cette opération consiste à mettre en place une série des points déterminés en X, Y et Z.
La polygonale de base est obligatoirement appuyé, fermé et compensé sur les points d’appui (X, Y, Z)

Nivellement

Les opérations de nivellement direct sont destinées à rattacher l’ensemble d’un levé à une cote de référence qui peut être fictive ou donnée par le Nivellement Génerale de Madagascar, cette deuxième possibilité étant à envisager en tant que possible. Elles sont également rattachées dans chaque plan d’étude une série dites de nivellement, solidement scellées et placées à l’abri de toute destruction,
Ces bornes doivent être implantées tous les kilomètres environs et rattachent en planimétrie à la polygonale de base, d’une part, à coter des points principaux des courbes, des sommets d’une polygonale de base, et d’une façon générale, toutes les points matérialisé par bornes ou par repère. Et d’autre part, à déterminer les cotes d’un profil en long préalablement piqueté.

Levé

C’est l’opération menant à l’établissement des plans représentatifs de relief du terrain et sa planimétrie à partir des points d’appui matérialisé et connu en X, Y, et Z
Le report des plans peut être effectué soit à partir de procédé classique soit à partir des photos aériennes (restitution)

Implantation

Cette opération consiste à implanter sur terrain les points déjà déterminé en X, Y et Z, à partir des points d’appui et des sommets de la polygonale de base, ces points sont caractérisés par le cercle de courbe, le raccordement progressif, les points de retournement et enfin l’alignement droit de l’axe du projet

Cubature

C’est la phase d’opération ayant pour but de déterminer les surfaces correspondantes au déblai et au remblai, les largeurs correspondantes au décapage de chaque profil en travers du terrain naturel, qui nous amènent aux travaux de terrassement du projet.
L’exécution de cette opération suivante nécessite l’enchainement des travaux suivants, piquetage de l’axe du projet, levé du profil en long et lever du profil en travers

ETUDE HYDRAULIQUE

Sur la base des supports cartographiques de la zone du projet, le Consultant a effectué un inventaire des talwegs et cuvettes existants ainsi qu’une reconnaissance de leurs bassins versants sur terrain. Les données topographiques et l’inspection détaillées de toutes les vallées à franchir ont permis de dégager les ouvrages existants à conserver, les ouvrages à réparer, les ouvrages à remplacer et les nouveaux ouvrages à créer afin d’assurer l’assainissement de la plateforme d’une part et assurer le rétablissement des écoulements naturels en aval de la route d’autre part.

ETUDE CLIMATIQUE

Généralités

On a recherché les données représentatives des différentes zones climatiques traversées par le projet, aussi bien concernant la pluviométrie journalière maximale que les données climatologiques de base.

Collecte des données pluviométriques

Les hauteurs pluviométriques maximales journalières et pluviométrie annuelle mesurées aux quatre stations sélectionnées représentatives des deux zones d’étude (Fort-Dauphin, Behara, Ambovombe, Betroka) ont été collectées auprès du service météorologique. Actuellement la base de données est en cours de mutation et les années récentes ne sont pas encore disponibles.

Positionnement dynamique (cinématique)

Cinématique pure :

La cinématique pure consiste à mettre en station un récepteur fixe sur un point de référence connu et les autres récepteurs itinérants se déplacent pendant les observations.
Principe :
On commence à résoudre l’ambigüité entière sur un point pendant quelque minute (10 à 15minute), puis les récepteurs mobile se déplacent sur les trajets à lever, et pendant les quel les mesure sont enregistrées à intervalle de temps, que l’on définit lors de la stratégie d’observation.
Cette méthode est souvent utilisée pour les lever des objets linéaires comme l’axe des routes pour la mise à jour des cartes et comme la limite des réserves naturelles.
Il suffit de fixé l’antenne sur le toit de la voiture, ou sur une moto, puis on enregistre les données après traitement (méthode différentielle), et on importe directement dans le SIG et les limites sont introduites automatiquement.
Précision :
La précision dépend de l’éloignement du point de référence, du mobile et de la durée d’observation.
Si l’ambigüité est fixe et la ligne de base est inférieure à 20 km, la précision relative de la détermination sera de quelques dizaines de centimètre.

Stop and Go :

Principe :
Le principe consiste à mettre en station, sur un point fixe est connu (pivot), un récepteur et les autres mobiles sur les nouveaux points.
On commence par résoudre les ambigüités entières par une initialisation sur un point quelconque (point de départ) pendant quelques minutes, les autres points se stationnent pendant quelque secondes en conservant le signal sur les satellites durant le trajet.
Pendant le déplacement, les signaux reçus des satellites ne doivent pas être interrompus. Le nombre des satellites doit être supérieur à 5 et le GDOP inferieur 4
Précision :
La précision de ce positionnement dépend de la performance du récepteur utilisé et de la durée d’observation par le GPS bifréquence, avec une ligne de base inférieure à 1 km pendant quelques secondes (30 époques), la précision est supérieure à 5cm.

Transmission du gisement

L’orientation du premier coté du cheminement est calculée à partir de visées d’orientation sur d’autres points connus, la transmission de cette orientation s’effectue à l’aide de l’angle observé à chaque sommet.
Voici la formule fondamentale de transmission des gisements [5]: GPn Pn+1 = GPn -1 Pn ± 200 gon.
Calcul de distance horizontale (5).
Si l’appareil ne donne pas directement la distance horizontale, on est donc obligé de la calculée par l’expression suivante [6]: DH = Dp*sin V (6).

Rattachement au système de projection nationale :

Le système de projection adopté pour Madagascar est la projection Laborde. Le rattachement de canevas du chantier au réseau géodésique national ne pose aucun problème dans le cas où ils existent des points géodésiques proche du chantier, il suffit de faire un cheminement tachéométrique à partir de ces points. Mais pour des raisons techniques et de conservation, la plupart des points géodésiques se trouvent sur des endroits où un levé tachéométrie est difficile, onéreux voir impossible
à cause d’une distance trop longue et de leur localisation souvent sur des hautes montagnes ; ce qui posent des problèmes techniques et financières pour le levé de rattachement au tachéomètre. Pourtant selon l’Arrêté n° :1991-S.G.M du 29 Aout 1951 tous travaux effectués à Madagascar doit être rattaché au système de projection nationale en l’occurrence Laborde Madagascar.
Pour résoudre ce problème, l’utilisation du GPS est incontournable ainsi l’observation est facile à mettre en œuvre. Pour cela il suffit d’observer en mode différentiel au-moins trois points géodésiques aux alentours du chantier pour avoir leurs coordonnées dans WGS84. Ces trois points géodésiques connus dans les deux systèmes sont nécessaires pour le calcul des sept paramètres de transformation.
Ensuite on rattachera par observation GPS le canevas du chantier au canevas national en utilisant le point géodésique le plus proche comme pivot d’observation des points d’appuis du cheminement directeur.

Équation paramétrique d’une clothoïde

Pour établir cette équation, on étudie un véhicule se trouvant à un instant t dans un raccordement de rayon variable. À cet endroit le rayon de courbure vaut r.
Ce véhicule de masse m se déplace à la vitesse tangentielle v sur une chaussée dont le dévers introduit une surélévation des roues.
Les actions en présence, en négligeant le frottement, sont :
La force centrifuge [12] : F = m * v 2 / r (33).
Le poids [12]: P = m.g (g = 9,81 m.s –2) (34).
On peut écrire [12]: tan = F / P = v 2 / (r.g) et sin = p / e (35).

Détermination et piquetage de la clothoïde

Raccordement entre un alignement et un arc de cercle

Les données sont généralement les alignements, donc le sommet S et l’angle γ, le rayon R de l’arc à raccorder et la longueur L de raccordement, qui sont fixés par le type de route. On en déduit le paramètre A et les paramètres de la clothoïde. On peut ensuite calculer les coordonnées (xP,yP) d’un point P quelconque dans le repère (O,x,y) ou P ʹ dans (O ʹ,x ʹ,y ʹ).
Implantation depuis O ou Oʹ.
Le plus simple est de prévoir une implantation en coordonnées rectangulaires ou en coordonnées polaires déduites des rectangulaires. L’implantation se fait à partir de l’origine du raccordement O ou O’ directement dans le repère (O,x,y) de calcul du raccordement.
Positionnez le point O sur l’alignement SO en chaînant depuis S la distance [12]
SO = x F–R.sin τ + (R + d). cotan ( γ /2) (45) ; si le sommet S n’est pas accessible, on utilise la méthode vue au paragraphe 5.1, à savoir : station en O, référence sur l’alignement SO et implantation directe des points en coordonnées (x , y) ou (c , ω ).
Cela permet d’implanter des points régulièrement espacés sur l’arc de clothoïde en faisant varier l’abscisse curviligne s de manière linéaire.
On contrôle les distances entre points sur le terrain. Si l’on implante directement en coordonnées rectangulaires, on peut aussi contrôler les longueurs des cordes dont les valeurs sont déduites des coordonnées.

Table des matières

PARTIE I : PHASE D’ETUDE GENERALE
CHAPITRE I : PRESENTATION DU PROJET
I.1 Description générale
I.2 Plan de localisation
I.3 Monographie de la région :
CHAPITRE II : DELIMITATION DE LA BANDE D’ETUDE
II.1. Les éléments de base
II.2. Références topographiques
II.3. Les intervenants du projet
II.4. Les différentes phases d’étude de l’aménagement routier
II.5. Les différents types d’études techniques
PARTIE II : PHASE D’EXECUTION DES TRAVAUX
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LE GPS
I.1 Définition
I.2 Principe
I.3 Précision
I.4 Système de coordonnées
I.5 Amélioration des précisions pour l’établissement d’un cheminement directeur
I.6 Inconvénients des observations par GPS
CHAPITRE II : TRAVAUX SUR TERRAIN
II.1. Densification de canevas
II.2. Levé de plan coté
II.3. L’altimétrie
CHAPITRE III : TRAVAUX DE BUREAU
III..1 Points d’amers
III..2 Calcul de gisement
III..3 Correction à faire lors de la mesure de distance horizontale
III..4 Application des calculs de corrections:
III..5 Rattachement au système de projection nationale :
CHAPITRE IV : ETABLISSEMENTS DE PLANS D’EXECUTION
IV.1 Terminologie routière
IV.2 Méthode d’implantation
IV.3 Implantation clothoïde
IV.4 Implantation des différents ouvrages
IV.5 Implantation d’une buse
PARTIE III : IMPACTS SOCIO-ECONOMIQUES ET ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE I : ETUDE FINANCIERE
I.1. Evaluation du coût des opérations topographiques
CHAPITRE II : IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
II.1 Contexte
II.2 Description du milieu récepteur
II.3 Le milieu physique
II.4 Le milieu biologique
II.5 Le milieu humain
II.6 Identification et analyse des impacts
CONCLUSION
REFERENCE

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