Réponse courte
Le sol gelé n'est pas un matériau qui rend l'excavation plus difficile, mais un matériau qui se comporte autrement pendant un temps, et cette distinction détermine la méthode. La couche gelée est dure et se comporte comme de la roche face au brise-roche ; mais le sol en dessous est meuble. Le but n'est donc pas de fragmenter une masse, mais de casser la couche pour passer dessous. La logique valable dans la roche, « créer une face libre, avancer à partir d'un bord », s'applique donc ici aussi, avec une différence : la face libre n'est pas horizontale mais verticale, d'une hauteur égale à l'épaisseur de la couche gelée. Une excavation qui l'a compris avance vite ; une excavation qui cherche à fragmenter la masse s'éternise inutilement.
Comment se comporte la couche gelée
La dureté d'un sol gelé vient de l'eau qu'il contient, transformée en glace ; cette dureté n'est donc pas permanente mais saisonnière, et elle diminue avec la profondeur. Au-delà d'une certaine profondeur, le sol n'est pas gelé et retrouve son comportement normal à l'excavation.
Il s'agit donc d'une structure en couches, et dans une structure en couches la rupture ne commence pas au milieu de la masse, mais par un bord. Une fois le bord de la couche gelée cassé, le reste de la couche peut se rompre vers le sol meuble situé en dessous.
La conséquence pratique est la suivante : s'acharner sur un seul point a encore moins de sens dans un sol gelé que dans la roche. La progression arrive dès que la couche se rompt ; si elle n'arrive pas, c'est le point qui est mauvais, pas la puissance.
Choisir l'équipement
Le choix entre la dent de déroctage et le brise-roche repose sur la même distinction que dans la roche et sur la même question : la pointe de la dent peut-elle entrer dans un plan ? Nous avons traité cette distinction dans l'article dent de déroctage ou brise-roche.
- Dent de déroctage : la plus rapide dans une structure en couches. Si la pointe de la dent peut passer sous la couche gelée, elle soulève la couche en gros morceaux.
- Brise-roche : lorsque la couche est trop épaisse pour que la dent de déroctage y pénètre, ou trop dure. Le burin ou le pilon donne de meilleurs résultats que la pointerolle conique, car le but est de casser la couche et non de la percer.
- Dents du godet : elles peuvent suffire sur une couche gelée mince ; mais forcer avec les dents peut coûter cher à la flèche et aux dents.
- Fraise à tambour : généralement inutile ici ; la couche gelée n'exige aucune précision de profil et la fraise reste trop lente.
L'hiver agit aussi sur la machine et l'équipement
Lors d'une excavation en sol gelé, ce n'est pas seulement l'équipement mais aussi le matériel lui-même qui travaille en conditions hivernales. L'huile hydraulique s'épaissit, la graisse perd sa fluidité et la pression d'azote baisse avec la température.
La conséquence la plus visible est un brise-roche qui frappe moins fort que prévu dans les premières heures de la matinée. Ce n'est pas une panne et cela ne demande pas de recharge d'azote ; cela passe après un cycle de mise en température. Nous avons traité le sujet en détail dans l'article sur le démarrage par temps froid.
La deuxième conséquence concerne le graissage : par temps froid, la graisse peut rester dans le canal et ne pas atteindre la bague alors qu'on croit l'avoir injectée. En hiver, le graissage se fait après la mise en température.
Dégeler le sol par chauffage ne coûte pas toujours plus cher
Sur certains chantiers, on préfère dégeler la couche gelée par chauffage (bâches, chauffages ou méthodes similaires) plutôt que de la casser mécaniquement. Cela s'évalue sur la durée totale et non sur le temps d'excavation : pour de petites excavations répétées, le temps d'attente du dégel coûte cher, alors que sur une excavation unique de grande surface, il peut revenir moins cher que l'usure liée à l'excavation mécanique.
À faire, à éviter
À faire
- Travaillez selon la logique des couches : commencez par un bord, cassez la couche et passez dessous.
- Commencez avec la dent de déroctage si sa pointe peut passer sous la couche.
- Si vous utilisez un brise-roche, préférez le burin ou le pilon.
- Commencez la journée par un cycle de mise en température et graissez après celui-ci.
- Intégrez la profondeur de gel au plan d'excavation ; si l'excavation va plus profond que le gel, le comportement du matériau change en cours de travail.
À éviter
- Ne vous acharnez pas sur un seul point dans un sol gelé.
- Ne prenez pas une frappe faible par le froid du matin pour une panne, et ne rechargez pas l'azote.
- Ne faites pas travailler un brise-roche froid directement à pleine charge.
- Ne forcez pas avec obstination les dents du godet sur une couche gelée mince ; la flèche et les dents en paient le prix.
- Ne continuez pas avec le même plan d'excavation dans un sol dégelé ; quand le comportement du matériau change, l'équipement peut changer aussi.
La période de dégel est un problème à part
La vraie difficulté de l'hiver n'est pas le gel, mais la période de transition entre gel et dégel. À ce moment-là, la couche supérieure dégèle et se transforme en boue, tandis que le dessous reste gelé.
Le résultat est la combinaison la plus difficile : la machine n'a pas d'adhérence dans la boue en surface, et la couche gelée en dessous reste une couche dure qu'il faut casser. Pendant cette période, la progression est à la fois lente et risquée.
L'approche pratique consiste, si possible, à décaler le planning d'excavation hors de cette période, ou à drainer la zone de travail et à enlever la boue de surface. Le choix de l'équipement ne règle pas ce problème ; la solution se trouve dans la préparation du terrain.