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La voirie en milieu forestier: en route vers 2013
Saguenay, 13 et 14 avril 2011
Les responsabilités professionnelles de l’ingénieur forestier dans la planification d’un réseau routier
forestier
Serge Leblanc, ing.f.
La planification d’un réseau routier forestier: spécialistes de
l’improvisation, prière de s’abstenir
Introduction
La voirie forestière, c’est avant tout une question de transport
Introduction
• Transport des personnes
• Transport des marchandises
Introduction
Transport des personnes
• Les villégiateurs • Les chasseurs, les pêcheurs et les piégeurs• Ceux qui s’adonnent à des activités récréatives• Ceux qui réalisent des activités d'aménagement
forestier• Ceux qui exploitent les ressources• Tous les utilisateurs du milieu forestier
Introduction
Introduction
Transport des marchandises
• La matière ligneuse• La machinerie• Les matériaux de construction• La nourriture
Introduction
Introduction
Types de véhicule routier qui utilisent leschemins forestiers
• Les autobus • Les véhicules récréatifs• Les automobiles, camionnettes, véhicules utilitaires• Les camions, fardiers, camions remorques• Les trains routiers et camions hors normes
Introduction
Connaissances préalables
Avant de procéder à la planification d’un réseau routier, à l’optimisation dudit
réseau et à l’implantation d’un chemin forestier sur le terrain, il y a des notions
de base que l’on doit connaître
Connaissances préalables
• Les plans d’affectations• Les schémas d’aménagement des MRC• Les utilisateurs du milieu forestier• Les besoins des utilisateurs• Le rôle et les responsabilités des gestionnaires du
milieu forestier
Connaissances préalables
Connaissances préalables
• Le territoire (ses caractéristiques biophysiques)• Le mode de transport• Le mouvement et la destination des bois• Le type et la classe de chemin à construire• Les composantes d’un chemin forestier• Les spécifications du ou des clients
Connaissances préalables
• Les conditions environnementales• Les contraintes opérationnelles• Les étapes de construction d’un chemin forestier• Les coûts associés à l’implantation d’un chemin
forestier• Les exigences légales et réglementaires et autres
exigences
Caractérisation et classification d’un chemin forestier
Caractérisation et classification
Catégories de chemins forestiers
Caractérisation et classification
• Les chemins primaires• Les chemins secondaires• Les chemins tertiaires• Les chemins d’exploitation• Les chemins temporaires
Caractérisation et classification
Chemins primaires
• Ils constituent l'axe principal d'accès au territoire• Ils possèdent le plus haut degré de permanence• Ils possèdent les plus hauts standards de conception• Ils sont utilisés sur une base annuelle• Ils portent souvent le nom de chemin principal,
chemin de pénétration ou maître chemin
Caractérisation et classification
Chemins secondaires
• Ils donnent accès à de grands secteurs d'approvisionnement
• Ils constituent les embranchements aux chemins primaires
• Ils possèdent un haut standard de conception• Ils sont utilisés sur une base annuelle
Caractérisation et classification
Chemins tertiaires
• Ils donnent accès à des blocs forestiers d'importance• Ils forment les extrémités des ramifications du réseau
routier• Ils ont une durée de vie plus restreinte
Chemins d'exploitation
• Ils donnent accès à des secteurs d'intervention annuels
• Ils ont une durée de vie limitée• Ils constituent le plus grand nombre de chemins
construits annuellement
Caractérisation et classification
Caractérisation et classification
Chemins temporaires (chemins d'hiver)
• Ils donnent accès à des secteurs d'intervention annuels
• Ils ont une durée de vie très limitée• Ils sont construits sur des sols à faible capacité
portante (sols hydromorphes)• Ils sont utilisés pendant la période hivernale où les
sols sont gelés sur plus de 35 cm
Classes de chemins
Caractérisation et classification
ClassesParamètres généraux Unité 1 2 3 4 5 TDurée d'utilisation année >30 20 - 25 10 - 15 3 - 5 2 3 moisDisponibilité annuelle mois 12 12 10 8 6 3Densité de la circulation Forte Modérée FaibleVitesse de conception kmh 70 70 60 50 40 30Nombre de voies 2 2 2 1,5 1 1Capacité de charge t-m 225 150 100 75 50 -Coûts de construction 000 $ 125 75 30 16 8 4
Caractérisation et classification
ClassesParamètres structuraux Unité 1 2 3 4 5 TLargeur d'emprise m Variable Variable 35 30 25 20Largeur de la chaussée m 10 9 8,5 7,5 7 -Épaisseur de la chaussée cm 15 15 15 - - -Largeur fondation supérieure m 10,5 9,5 9 7,5 7 6Hauteur fondation supérieure cm 30 30 30 20 10 -Largeur fondation inférieure m 11,5 10,5 10 8 7,5 6Hauteur fondation inférieure cm 60 50 40 40 40 VariableLargeur de l'infrastructure m 13 12 11 9 8,5 Variable
Caractérisation et classification
ClassesParamètres géométriques Unité 1 2 3 4 5 TRayon de courbure (min.) m 340 190 130 90 50 30Pente adverse maximale % 4 6 7 8 10 16Pente favorable maximale % 6 9 11 14 16 18Visibilité et distance d'arrêt m 170 110 85 65 45 30
Caractérisation et classification
Caractérisation et classification
ClassesMatériaux utilisés Unité 1 2 3 4 5 TChaussée Concassé Gravier concassé ou naturel Gravier nat. - -Fondation supérieure Gravier naturel Sol minéral Sol gelé
Fondation inférieure Sol minéral Mélangesol minéral + sol végétal
Mélange solvég. & neige
Connaissance du territoire
Connaissance du territoire
Composantes du territoire (discriminants)
• Les types de dépôts de surface• Les classes de drainage• Les classes de pente• Le réseau hydrographique• La topographie• Le couvert forestier
Types de dépôts
Carte desdépôts desurfaceà l’échellede 1:50 000
Types de dépôts
1ab, 7e, 7t, 9e, 8p, R, R1aMauvais
4a, 4ga, 5a, 5g, 8g, 8p, 9a, 9sMédiocre
1ad, 1aM, 1bp, 1bc, 1bn, 1bt, 4gd, 4gs, 4p, 5s, 6g, 6s, 8c, M1aMoyen
1a, 1ac, 1aY, 1bd, 3da, 8aBon
1bf, 2a, 2ae, 2ak, 2at, 2bd, 2bp, 2be, 3a, 3d, 3ddTrès bon
Code cartographique des types de dépôts
Caractérisation des dépôts
Caractérisation des dépôts de surface pour la construction des chemins forestiers
Types de dépôts
blocs glaciaires, organique, rocMauvais
plaine lacustre, marin, glaciomarin, glissement de terrain, dunesMédiocre
till délavé, moraine ondulée, delta, plage, marin, blocs, colluvionsMoyen
till, drumlins, altérationsBon
moraine frontale, esker, kame, épandageTrès bon
Types de dépôtsCaractérisation
des dépôts
Types de dépôts
Disponibilité en matériel d’emprunt
Caractérisation du réseau hydrographique pour les traversées de cours d’eau
Moyennes et grosses rivières, lacs et plaines inondablesFortes à très fortes
Petites rivières, gros ruisseaux et barrages de castors (largeur ≤ 10 m)Modérées
Cours d’eau à écoulement permanent (largeur ≤ 5 m)Faibles
Cours d’eau à écoulement intermittentTrès faible
Types de cours d’eauContraintes
Réseau hydrographique
Réseau hydrographique
Connaissance du territoire
Connaissances spécifiques
• La traficabilité et fragilité des sols• La disponibilité forestière• Le mouvement des bois• Le processus opérationnel• Les exigences légales et réglementaires et autres
exigences
Traficabilité et fragilité des sols
>40%FAbrupteInacceptable
9 à 15%CDouceContrainte faible
E
D
A, B
Codes cartographiques des classes de pente
31 à 40%
16 à 30%
0 à 8%
Pourcentage
ForteContrainte forte
ModéréeContrainte modérée
Nulle à faibleContrainte très faible
Caractérisation des classes de pente
Traficabilité et fragilité des sols
50, 51, 54, 60, 61, 63, 64Contrainte forte
16, 31, 34, 40, 41, 44, 53Contrainte modérée
00, 10, 14, 20, 21, 24, 30, 33 43Contrainte faible
Codes cartographiques des classes de drainage
Caractérisation des classes de drainage
Classes de drainage0 excessif1 rapide2 bon3 modéré4 imparfait5 mauvais6 très mauvais
Modificateur de drainage0 aucun modificateur1 drainage latéral2 horizon gelé3 amélioration d ’origine anthropique4 Ralentissement d’origine anthropique
Disponibilité forestière
Contenu et contenance des peuplements forestiers
Carteécoforestièreà l’échellede 1:20 000
Connaissance du processus opérationnel
Chemins forestiers
Procédés de récolte
Systèmes de transport
Le processus opérationnel
Procédés de récolte
• Bois court, bois long• Types de récolte (cprs, cpptm, cmo, cp, etc.)• Types de peuplements (feuillus, résineux , mélangés)• Disponibilité des engins forestiers• Disponibilité des engins de chantier
Processus opérationnel
Systèmes de transport
Chargement des bois
• essences• longueur des tiges (bois en longueur, bois tronçonné)• types de chargeuses
Transport des bois
• classe et catégorie de chemins• caractéristiques des chemins (structure de la route, largeur de la
chaussée) • pentes adverses et favorables• vitesse moyenne (visibilité, degré de courbure, distance d’arrêt,
indice au roulement)• types de camions
Contraintes opérationnelles
Planification des chemins
• les exigences légales et réglementaires
Localisation des chemins forestiers
• spécifications du client
Contraintes opérationnelles
Construction des chemins forestiers
• la disponibilité du matériel d’emprunt• le drainage naturel• les pentes transversales et longitudinales• les traversées de cours d’eau• les exigences légales et réglementaires• les spécifications du client• les méthodes de construction
Connaissance des coûts d’approvisionnement
Les coûts associés à la chaîne d’approvisionnementdes usines de transformation primaires des boispeuvent représenter jusqu’à 50% des coûts deproduction.
• La récolte des bois• La voirie forestière• Le transport des bois• Les redevances forestières• Les frais associés aux camps forestiers• Les frais de gestion
Étapes de la planification
Étape de consultation
• Identification des parties intéressées au territoire et aux ressources
• Rencontre avec les utilisateurs du milieu forestier
• Identification des besoins des utilisateurs
• Identification des chemins existants
• Choix du type de chemin à construire ou à améliorer
Étapes de la planification
Étape d’analyse du territoire(à l’aide de photographies aériennes)
• Identification d’un corridor
• Identification des points critiques: milieux humides, sites inaccessibles, sols minces, escarpements, etc.
• Identification des sites de traversées de cours d’eau
• Identification des bancs d’emprunt potentiels
• Identification des contraintes environnementales
• Proposition de tracés
Outils de planification
Photographies aériennes
Étapes de la planification
Étape de validation sur le terrain
• Choix du meilleur tracé
• Relevé topographique, rubannage et prise de données
• Vérification en quantité et en qualité des sources d’emprunt
• Correction du tracé le cas échéant
• Caractérisation des traversées de cours d’eau
• Identification des contraintes environnementales
• Validation du tracé
• Rédaction du rapport de planification
Étapes de la planification
Étape de validation finale
• Présentation du rapport de planification
• Validation du tracé
• Rédaction d’un devis de construction et d’un document d’appel d’offres
Étapes de planification
Résultats - Planification des chemins
Étapes de planification
Résultats - Planification des chemins
Composantes d’un chemin forestier
Emprises
• Emprise associée au déboisement du chemin
• Emprise associée à la construction du chemin
Emprise associée au déboisement du chemin
• Définition Bande de terrain linéaire généralement déboisée avant
la récolte des secteurs d’intervention adjacents aux chemins forestiers
• Largeur 25, 30, 40 et pouvant aller jusqu'à 50 mètres selon les
conditions suivantes :
Composantes d’un chemin forestier
Besoins des utilisateurs• classes de chemin (classe I par rapport à un classe V)
Sécurité des usagers• longueur des arbres résiduels dans les• corridors routiers • visibilité dans les courbes
Composantes d’un chemin forestier
Topographie• endroits nécessitant des remblais et/ou déblais
extraordinaires
Dépôts de surface• tourbières• bancs d'emprunt dans l'emprise
Maturité des peuplements
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Exigences légales et réglementaires
• Dans la Loi sur la qualité de l'environnement (L.R.Q., Q-2, r. 9) on parle d'une largeur moyenne de 35 mètres pour le déboisement des emprises
Emprise associée à la construction duchemin
Définition:• bande de terrain sur laquelle les travaux de
terrassement risquent de s’étendre
Largeur:• quatre fois la largeur de la chaussée
Composantes d’un chemin forestier
Terrain naturel
L'état du terrain dans l'emprise du chemin aprèsl'opération déboisement
• Comprend les souches, le tapis végétal, les débris ligneux, les arbres non marchands, les aulnes, etc.
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Infrastructure
Ligne d'infra
• Interface (ligne imaginaire) entre la structure du chemin et la surface portante de la structure
• Elle a pour fonction de supporter la structure du chemin
• Constituée du terrain naturel dégagé du tapis végétal (sol minéral, roc, etc.)
Composantes d’un chemin forestier
Ligne d’infra
• Constituée du terrain naturel laissé intact (sol végétal)
• Peut nécessiter certains travaux de stabilisation afin de supporter la structure du chemin– pontage (sols hydromorphes)– dynamitage (banc de roc, affleurement rocheux)– membrane géotextile (sols hydromorphes)
Composantes d’un chemin forestier
Structure
• Fondation inférieure (sous fondation – forme du chemin), repose sur la ligne d'infra
• Fondation supérieure (fondation), repose sur la fondation inférieure
• Revêtement (surface de roulement, chaussée), repose sur la fondation supérieure.
• Accotements (épaulements)• Talus• Fossés
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Fondation inférieure
• Dimension– largeur: fonction de la classe de chemin (8 à 12 m)
• Hauteur: – variable (entre 30 cm et 1 m)
• Composition– matériel d'emprunt pris à l'intérieur et/ou à l'extérieur
de l'emprise du chemin– matériel en place pris de chaque côté du chemin
dans l'emprise (sol végétal et/ou minéral)
Composantes d’un chemin forestier
Fondation inférieure
• Matériau– sol minéral: roc, roche, till, argile, sable et gravier– sol végétal: tapis végétal, souches, débris ligneux– mélange de sol végétal et de sol minéral
• Engins de chantier– pelle hydraulique– bouteur– camions (hors route ou standards)– chargeuse sur roues
Composantes d’un chemin forestier
Fondation inférieure
• Rôle– supporter la fondation supérieure– assurer le drainage de la structure– réduire les effets du gel et du dégel sur la
fondation supérieure– augmenter la capacité portante du chemin
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Fondation supérieure
Couche de matériau granulaire située entre la sousfondation et le revêtement
• Dimension• largeur : fonction de la classe de chemin (8 à 12 m)• hauteur : fonction des charges et de l'intensité de la
circulation (entre 15 et 30 cm)• Matériau
• sol minéral : sable et gravier, roc concassé, roche, till
Composantes d’un chemin forestier
Fondation supérieure
• Engins de chantier– camions à benne standard– chargeuse sur roues– pelle hydraulique– bouteur– niveleuse
Composantes d’un chemin forestier
Fondation supérieure
• Rôle
– supporter le revêtement (surface de roulement)– assurer le drainage de la structure– réduire les effets du gel et du dégel sur la
fondation supérieure– augmenter la capacité portante du chemin– jouer le rôle de surface de roulement
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Revêtement
• Propriétés– surface lisse, compacte, uniforme, imperméable
• Dimension– largeur : fonction de la classe de chemin (8 à 12 m)– hauteur : fonction des charges et de l'intensité de la
circulation (10 à 15 cm)• Particularités
– couronne de 2 % afin d'assurer l'écoulement de l'eau de pluie vers les fossés
– dévers de 6 % maximum dans les courbes
Composantes d’un chemin forestier
Revêtement
• Composition– matériel d'emprunt granulaire pris à l'intérieur
et/ou à l'extérieur de l'emprise du chemin• Matériau
– gravier naturel concassé, roc concassé
Composantes d’un chemin forestier
Revêtement
• Engins de chantier– camions à benne standard– chargeuse sur roues– pelle hydraulique– bouteur– niveleuse– concasseur
Composantes d’un chemin forestier
Revêtement
• Rôle– augmenter la capacité portante du chemin– distribuer uniformément les charges– diminuer la résistance au roulement– assurer le drainage de la structure– protéger la structure de la route
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Accotements
– Espaces parallèles entre la surface de roulement et les hauts de talus intérieurs du chemin
– Endroits pour s'arrêter en cas de panne ou pour laisser passer un véhicule prioritaire
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Talus
Talus intérieurs : pente entre les accotements et le fond du fossé
Talus extérieurs : pente ente le fond du fossé et les limites d'emprise
Pente de talus rechercher l'angle de repos du matériau utilisé : 1,33 H:1 V pente recherchée : 1,5 H : 1 V pente idéale: 2 H : 1 V coupe de roc: fossé (1 H : 5 V), mur (1 H : 10 V)
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Fossés
• Canaux latéraux, parallèles, de part et d'autre du chemin qui servent à concentrer et évacuer les eaux de ruissellement (pluie, fonte des neiges, drainage naturel) qui s'accumulent le long des chemins
NOTE
ÉVITER UNE ACCUMULATION D'EAU SUR LACHAUSSÉE, DANS LA STRUCTURE ET LE LONGDES CHEMINS
Composantes d’un chemin forestier
Composantes d’un chemin forestier
Planification des chemins
Conclusion
• Le travail de planification doit être réalisé par des personnes qui possèdent une grande expérience en aménagement du réseau routier et qui sont en mesure d’utiliser les outils qui sont la carte écoforestière et les photographies aériennes
• Le temps consacré pour réaliser une bonne planification est récupéré lors de la localisation et il en résulte une économie substantielle lors de la construction, l’utilisation et l’entretien du chemin