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Méthodologie de réhabilitation des chaussées au point de vue technique, économique et environnemental pour l'Afrique Subsharienne

Mbog Towada, Bienvenu Thierry (2016). Méthodologie de réhabilitation des chaussées au point de vue technique, économique et environnemental pour l'Afrique Subsharienne. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les activités associées à la réhabilitation des chaussées constituent un processus de gestion intégrée dont le but est d’améliorer l’état de leur surface, de renforcer leur structure multicouche, lorsque cela est nécessaire, et de prolonger leur durée de vie utile.

Étant donné que tout réseau routier est soumis toujours aux effets néfastes du vieillissement, défini ici comme étant une combinaison des effets de la circulation cumulée et du climat avec le temps, force est d’admettre que la littérature, rapporte une dégradation avancée du réseau routier mondial, et particulièrement en Afrique sub-saharienne pour ne citer que les travaux de Heggie de la Banque Mondiale.

Cette dégradation a évidemment des implications importantes pour les sociétés subsahariennes, non seulement sur la satisfaction des usagers, mais aussi sur les coûts d’exploitation de leurs véhicules ainsi que sur les coûts de remise en état de ces chaussées qui sont absorbés par l’administration ou éventuellement requis, et bien sûr, en corolaire, sur l’économie en général. Elle a enfin des implications sur l’environnement qui sont loin d’être négligeables, que ce soit au niveau du bruit, du réchauffement climatique ou des gaz à effet de serre.

C’est dans ce cadre bien précis, que l’objectif poursuivi dans cette thèse consiste à intégrer les nécessités techniques, les exigences économiques et nos responsabilités environnementales en matière de réhabilitation des chaussées, sur une plateforme décisionnelle qui permettrait de poser l’ensemble de ces considérations dans un référentiel analytique multidimensionnel compatible, en l’occurrence l’analyse dite multicritère.

Cet objectif se justifie en effet puisque le but ultime de l’administration doit viser, en général, de maximiser la rentabilité de l’investissement, pour évidemment dégager un bénéfice pour réaliser d’autres projets. L’objectif se justifie également car il aidera les ingénieurs à choisir les interventions les plus techniquement appropriées car Ô combien de routes sont réhabilitées en Afrique sub-saharienne sans que la cause de détérioration ne soit même identifiée. Enfin l’objectif se justifie par le souhait, voire la volonté de tous les gouvernements et la responsabilité de tous les ingénieurs de réduire l’empreinte environnementale des projets d’infrastructure sur le cycle de vie de la route.

Dans cet esprit, une méthodologie tridimensionnelle est proposée, articulée et justifiée. Elle repose sur une triple analyse: technique, économique et environnementale. L’approche technique s’articule autour d’une arborescence structurée autour de quatre tableaux clefs, qui fournit les causes de détérioration les plus plausibles à partir de chacun des défauts observés et des essais supplémentaires à effectuer pour les confirmer dans un contexte subsaharien.

L’analyse économique et environnementale s’appuie sur l’outil HDM-4 de l’Association mondiale de la route pour le choix de la solution dite la plus rentable au niveau économique et la moins polluante au niveau environnemental. Le tout est suivi d’une analyse multicritère hiérarchique des priorités dites AHP.

La thèse présente ensuite une validation de l’applicabilité de la méthodologie sur un tronçon de près de 120 km de la route RN2 au Sénégal pour identifier la cause de détérioration, et comparer au point de vue économique et environnemental, plusieurs options d’intervention.

Les résultats obtenus de la partie validation de la thèse démontrent d’abord l’applicabilité de l’approche mais surtout aussi son utilité en faisant ressortir la cause de sa détérioration qui n’avait pas été déterminée selon la démarche classique de l’ingénieur conseil retenu. Son intérêt technique est donc indéniable, au moins pour le projet de la RN-2.

Pour ce qui concerne la question économique, et sur la base des prix unitaires soumissionnés dans le bordereau des prix du contrat d’exécution de la RN-2 et d’une consultation locale avec les autorités de l’Agence routière du Sénégal, force est d’admettre que les résultats de l’analyse économique soulèvent l’importance de recourir aux routes recouvertes de béton de ciment dans le contexte régional de l’Afrique subsaharienne. Ceci découle évidemment d’une part des activités d’entretien minimes qui sont associées aux chaussées rigides en milieu non gélif de l’Afrique subsaharienne, et d’autre part au bon comportement prédit de ces chaussées dans ce contexte climatique.

Il ressort des différentes analyses techniques, économiques et environnementales que la route en béton de ciment procure:
• un excellent confort au roulement entre 1 et 2,1mm/m tout le long de la période d’analyse de 20 ans, ce qui est louable;
• un gain de 266 667 USD par km de route pour la RN2 par rapport à l’option sans intervention;
• une économie d’énergie pour la route RN2 d’environ 30% par rapport aux autres options;
• une diminution des émissions de CO2 d’environ 32%, ce qui représente un gain considérable en matière de lutte contre le changement climatique.

Dans tous les cas, l’option du revêtement en béton est plus avantageuse que l’option en enrobé.

Titre traduit

Methodology of pavement rehabilitation at the technical economic and environmental level for Sub-Saharan Africa

Résumé traduit

Rehabilitation is an integrated management process with a goal to maintain adequate road conditions structurally, reinforce their structures as needed and extend their service lives.

Given that any road network is subject to the adverse effects of normal ageing combined to heavy traffic and weathering, commonly noted worldwide is the deterioration of the world highway system in general.

This deterioration has important implications not only on user satisfaction but also on vehicle operating costs, on agency costs, and consequently on the economy in general. This has also equally important implications on the environmental footprint of our road infrastructure.

This thesis aims at integrating technical and economical requirements and environmental constraints related to pavement rehabilitation, on a systems decision platform which would enable to place all considerations under the same multidimensional referential.

This is justified in order to maximize the return on the investment, so that: benefits may be used to invest in other profitable projects, to help engineers identify the most appropriate intervention and to reduce greenhouse gas effects and energy use per vehicle, which would enable to fight efficiently against climate change.

A validation study is carried out to compare many rehabilitation options on a stretch of almost 120 km of the RN2 road in the north of Senegal, according to this triple bottom line approach which involves a technical analysis based on the cause of deterioration and an economic and environmental analysis based on HDM-4 of the Permanent International Association of Road Congresses (PIARC) for the choice of the optimal economic and sustainable solution.

The validation process demonstrated the applicability of the technical portion of the methodology and its usefulness by highlighting why the pavement had failed, a determining factor that was overlooked by the consulting engineer hired to design the solution and prepare the bidding documents.

The results of the validation also highlighted the importance to use concrete roads in sub-Saharan Africa as they provide:
• a better ride (IRI of 1 to 2,1mm/m over 20 years) than an asphalt pavement over time which is higher than that obtained with an asphalt pavement;
• a savings of a USD 266 667 USD/km over the do-nothing strategy;
• an energy saving of about 30% over the do-nothing strategy;
• and CO2 emission reduction of about 32% over the do nothing strategy.

All of these represent a considerable gain in technical and economic terms and in the joint fight against climate change.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 173-179.
Mots-clés libres: Chaussées Entretien et réparations. Chaussées Entretien et réparations Aspect économique Afrique subsaharienne. Chaussées Entretien et réparation Aspect de l'environnement Afrique subsaharienne. Systèmes d'aide à la décision. Décision multicritère. Coût du cycle de vie. Chaussées Dégradations Sénégal Études de cas. Revêtements en béton. HDM-4, RN-2, réhabilitation des chaussées, nécessités techniques, exigences économiques, contraintes environnementales, changement climatique.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Assaf, Gabriel J.
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 06 oct. 2016 18:36
Dernière modification: 06 oct. 2016 18:36
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1734

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