La route à l'épreuve de l'hiver

Décembre 2023 : au petit matin, les habitants de Gerbaix, en Savoie, découvrent que la RD 35, qui traverse leur village, est coupée en deux par un trou béant. Les failles créées par la sécheresse estivale combinées aux précipitations intenses de l'automne et aux fortes chutes de neige au début de l'hiver ont emporté la route sur une dizaine de mètres de large et autant de haut. Ces dégâts spectaculaires ne sont heureusement pas les plus courants mais la période hivernale est sévère avec les routes, mises à mal par les pluies intenses, le froid, la neige, l'alternance de gel et de dégel et les variations de températures.

« Le problème numéro un de cette saison, c'est l'eau qui, associée au gel, peut former un cocktail explosif », résume Jean-Marie Vermorel, en charge de la gestion du patrimoine chaussées et ouvrages en terre chez Sanef, concessionnaire de sept autoroutes dans les Hauts-de-France, en Normandie et dans le Grand Est. Lorsque le gel est long et intense, l'isotherme zéro degré descend progressivement dans la chaussée. Les couches de structure, généralement peu ou pas gélives, ne retiennent pas l'eau, contrairement au sol, en particulier lorsqu'il est de type argileux. « Si la partie supérieure des terrassements (PST) gèle, sa teneur en eau augmente au dégel, le sol perd de sa portance et subit un travail excessif en flexion sous le poids des camions », explique Jean-Marie Vermorel. Une fatigue qui se traduit par du poinçonnement - les roues des poids lourds laissant des ornières de plusieurs centimètres - et des remontées de fissures dans les couches liées qui produisent des nids-de-poule.

70 cm de couche de forme. Pour maîtriser ce risque, Sanef, dont le réseau passe dans des zones où l'indice de gel est parmi les plus forts de France, augmente l'épaisseur de la couche de forme de ses chaussées, celle qui repose précisément sur la PST. Dans la région de Metz (Moselle), où le concessionnaire a récemment élargi une section de l'A4, cette couche atteint 70 cm. Avec les couches d'assise et de surface, l'épaisseur de la route peut ainsi atteindre 1,20 m. « La chaussée agit comme un retardateur de la pénétration du front de gel », résume Caroline Lévêque, ingénieure recherche et développement chez Colas. « En France, la norme de dimensionnement des chaussées permet de calculer l'épaisseur minimale des couches d'assise, puis d'adapter les structures à l'indice de gel de la région en jouant principalement sur l'épaisseur de la couche de forme », indique Hugues Odéon, chef de groupe infrastructures durables au Cerema. Ce qui n'empêche pas les variantes. « On peut aussi traiter l'arase de terrassement avec de faibles dosages de chaux et de ciment pour la rendre moins sensible au gel avant de poser la couche de forme », suggère-t-il. Les pays scandinaves, eux, posent parfois des isolants comparables à ceux du bâtiment sur la partie supérieure des terrassements afin de la protéger.

Empêcher l'eau de pénétrer dans la chaussée revient à prêter une attention toute particulière aux couches de surface. « Une couche de roulement en bon état garantit le confort des usagers mais aussi l'étanchéité de la route, rappelle Caroline Lévêque. Car l'eau qui pénètre dans la chaussée fragilise, en gelant, les liaisons entre le bitume et les granulats qui risquent alors de se déchausser. » Et si elle atteint l'interface entre la couche de roulement et les couches d'assise, le gel, là encore, peut désolidariser les deux épaisseurs. La couche de roulement devient la seule à reprendre les efforts du passage des poids lourds, un travail mécanique pour lequel elle n'est pas conçue. « Cela se traduit par de l'arrachement en plaques et ruine une chaus-sée en quelques centaines de passages de camions », décrit Jean-Marie Vermorel.

Bitumes modifiés et chaux hydratée. Les matériaux de la couche de roulement sont déterminants. « Ils doivent être compacts, denses et non drainants », liste Caroline Lévêque. Sanef, dont le réseau est fait de béton bitumineux très mince (BBTM) et de béton bitumineux drainant (BBDr), a choisi de les conserver pour leur adhérence, gage de sécurité routière, mais en prenant des précautions contre le risque hivernal. « Nous employons systématiquement des bitumes modifiés comportant des polymères qui améliorent la résistance du BBTM », précise Jean-Marie Vermorel. Le groupe intègre également de la chaux hydratée dans la couche de roulement afin de renforcer l'adhésivité entre le liant et les granulats. Mais l'empreinte carbone élevée de la chaux amène aujourd'hui Sanef à lui préférer des dopes d'adhésivité, c'est-à-dire des additifs chimiques en poudre.

Bien conçue, l'infrastructure doit ensuite être bien entretenue. « Si la route est dégradée à l'abord de l'hiver, elle n'a aucune chance de résister », estime Caroline Lévêque. Sanef effectue ses campagnes de surveillance des chaussées avec une technologie canadienne, le LCMS (Laser Crack Measurement System), qui détecte les fissurations jusqu'à 2 mm d'ouverture, et pratique des injections de bitume régulières pour éviter l'infiltration. L'inspection ne doit cependant pas se limiter aux routes. « Pour bien évacuer l'eau, le système de drainage et d'assainissement des chaussées doit être en parfait état et les fossés curés », insiste Hugues Odéon.