Les fondations en redans représentent une solution technique incontournable pour les constructions sur terrain en pente. Cette méthode de fondation étagée permet de garantir la stabilité des ouvrages tout en respectant les contraintes géotechniques spécifiques aux terrains inclinés. Contrairement aux fondations traditionnelles sur terrain plat, les fondations en redans nécessitent une approche technique rigoureuse qui intègre les principes de mécanique des sols, les calculs de portance différentielle et les exigences normatives du DTU 13.12. Cette technique ancestrale, aujourd’hui modernisée par les outils de calcul numérique et les matériaux contemporains, constitue le fondement de nombreux projets de construction en zone montagneuse ou sur terrains accidentés.
Principes techniques et géotechniques des fondations en redans
Analyse des contraintes géotechniques et portance différentielle du sol
L’analyse géotechnique préalable constitue l’étape fondamentale avant toute réalisation de fondations en redans. Cette investigation permet de déterminer la capacité portante du sol à différentes profondeurs et d’identifier les variations de résistance selon l’inclinaison du terrain. Les essais pressiométriques Ménard révèlent généralement des valeurs de module pressiométrique variables entre les niveaux hauts et bas du terrain en pente.
La portance différentielle s’exprime par des valeurs distinctes selon la position géographique de chaque palier. Les sols argileux présentent souvent une portance admissible comprise entre 1,5 et 3 bars dans les zones hautes, tandis que les niveaux inférieurs peuvent atteindre 4 à 6 bars grâce à un meilleur confinement. Cette variation impose une adaptation du dimensionnement des semelles pour chaque niveau de redan.
La règle géotechnique fondamentale impose de respecter une pente minimale de 3/2 entre les niveaux de fondation pour éviter toute interaction mécanique nuisible entre les zones de diffusion des charges.
Calcul des charges réparties selon la méthode eurocode 7
L’Eurocode 7 définit la méthodologie de calcul des fondations en redans selon l’approche de calcul par coefficients partiels. Les charges permanentes G et variables Q sont pondérées par les coefficients γG = 1,35 et γQ = 1,50 pour l’état limite ultime. Cette approche garantit une sécurité structurelle optimale en tenant compte des incertitudes liées aux propriétés du sol.
Le calcul de la capacité portante mobilise la formule de Terzaghi adaptée aux fondations étagées : qu = c·Nc + γ·D·Nq + 0,5·γ·B·Nγ. Les facteurs de portance Nc, Nq et Nγ sont modulés selon l’angle de frottement interne φ du sol et l’inclinaison de la charge résultante. Pour les terrains en pente, un coefficient correcteur d’inclinaison βc, βq et βγ s’applique aux facteurs de portance.
Dimensionnement structurel des paliers et contremarches en béton armé
Le dimensionnement structurel des redans intègre les principes du béton armé selon l’Eurocode 2. Chaque palier horizontal fonctionne comme une semelle filante classique, tandis que les contremarches verticales subissent des sollicitations de flexion composée. L’armature longitudinale principale est calculée pour reprendre les moments fléchissants induits par les charges excentriques.</p
Les armatures transversales, sous forme d’étriers fermés, assurent la reprise des efforts tranchants au droit des contremarches. Les redans sont généralement dimensionnés avec une épaisseur minimale de 40 à 50 cm pour garantir une rigidité suffisante et limiter les déformations différentielles entre paliers successifs. Une attention particulière est portée à la continuité des aciers entre les segments horizontaux et verticaux, de manière à former de véritables cadres tridimensionnels. En pratique, on cherche à limiter la hauteur de chaque contremarche à un multiple de la hauteur des blocs de maçonnerie (par exemple 40 cm pour deux rangs de parpaings de 20 cm), afin de faciliter le report d’appui et la mise à niveau des élévations.
Adaptation aux terrains en pente forte supérieure à 20%
Lorsque la pente naturelle du terrain dépasse 20 %, la conception des fondations en redans doit être encore plus rigoureuse. Les risques de glissement global, de coulissement des paliers et de déstabilisation des talus augmentent significativement. Dans ce contexte, l’étude géotechnique doit analyser non seulement la portance verticale, mais aussi la stabilité au cisaillement le long des interfaces sol–fondation et sol–talus. Il est fréquent de recourir à des vérifications de stabilité globale par méthode des cercles de rupture (type Bishop ou Janbu) afin de s’assurer que le coefficient de sécurité reste supérieur aux valeurs exigées par l’Eurocode 7.
Sur les terrains à pente forte, les fondations en redans sont souvent combinées à des dispositifs de clouage ou de drainage profond afin de réduire la pression interstitielle et d’améliorer la cohésion apparente du massif. Les hauteurs de redans sont généralement réduites (par exemple 20 à 30 cm) pour multiplier les paliers et mieux « accrocher » l’ouvrage dans le terrain. Dans certains cas, la solution mixte semelles en redans + micropieux inclinés est préconisée pour ancrer les fondations dans des horizons plus stables. Cette approche permet de sécuriser les projets même sur des terrains de montagne très accidentés.
Techniques d’excavation et terrassement pour fondations étagées
Excavation par paliers successifs avec blindage krings
L’excavation des fondations en redans se réalise classiquement par paliers successifs depuis le point bas du terrain vers l’amont. Il ne s’agit pas de « suivre la pente » de manière continue, mais bien de créer une succession de plateformes horizontales correspondant aux futurs niveaux de semelles. Pour garantir la sécurité des compagnons et la stabilité des parois de fouille, on met en œuvre des blindages métalliques type Krings, particulièrement adaptés aux tranchées profondes et aux terrains peu cohésifs. Ces blindages évitent les éboulements locaux qui pourraient perturber la géométrie des redans ou endommager les ouvrages voisins.
La méthode constructive consiste à excaver le premier niveau de fouille, poser le blindage, réaliser la fondation de base, puis procéder au décaissement du palier supérieur en respectant la règle de pente 3/2 entre niveaux. Les panneaux Krings sont déplacés au fur et à mesure de la progression de la fouille, ce qui permet de conserver un environnement de travail sécurisé. Cette approche par étapes successives limite également les déstabilisations globales du talus, en réduisant les volumes de terre décaissés simultanément. Vous l’aurez compris, la patience et la précision sont ici plus efficaces qu’une excavation massive et rapide.
Stabilisation temporaire des talus par micropieux et tirants d’ancrage
Dans les situations où le terrain présente une faible cohésion ou des couches superficielles instables, une stabilisation temporaire des talus est parfois indispensable avant de réaliser les fondations en redans. Les micropieux verticals ou inclinés, associés à des tirants d’ancrage scellés dans un horizon plus résistant, permettent de reprendre les efforts de traction générés par la fouille et d’éviter les glissements de terrain. On peut comparer ce dispositif à une « ceinture et des bretelles » qui maintiennent le talus en place le temps de construire l’ouvrage définitif.
Les tirants actifs sont généralement précontraints à l’aide de vérins hydrauliques afin de mobiliser immédiatement la résistance du massif. Ils sont disposés en nappes horizontales ou légèrement inclinées, selon les recommandations du géotechnicien. Les micropieux, de diamètre inférieur à 250 mm, sont forés à travers les couches instables jusqu’à atteindre un substratum suffisamment porteur. Ce type de stabilisation temporaire est particulièrement recommandé en milieu urbain dense, lorsqu’un ouvrage voisin se trouve à proximité immédiate de la fouille des fondations en redans.
Évacuation des déblais et gestion des eaux d’infiltration
La gestion des déblais et des eaux d’infiltration constitue un enjeu majeur lors du terrassement de fondations étagées. À mesure que l’on progresse en profondeur, l’eau de ruissellement et les venues d’eau souterraines ont tendance à s’accumuler sur les paliers inférieurs, pouvant transformer la zone de travail en véritable « bassin ». Pour éviter cette situation, il est essentiel de prévoir un système de pompage provisoire (puits filtrants, pompes de relevage) associé à des rigoles de collecte en pied de talus. Une bonne gestion hydraulique contribue directement à la stabilité des fouilles et à la qualité du bétonnage.
Côté déblais, leur évacuation se fait généralement au fur et à mesure de l’avancement des travaux, afin de ne pas surcharger les zones hautes du terrain avec des tas de terre susceptibles d’augmenter la pression sur le talus. Une planification logistique rigoureuse, incluant la circulation des engins, les points de chargement et les zones de stockage temporaire, permet de limiter les risques de tassement ou de glissement. En pratique, on cherche à maintenir un profil de chantier propre et dégagé, condition indispensable pour réaliser des fondations en redans précises et conformes aux plans.
Contrôle topographique des niveaux de fondation par station totale leica
La précision altimétrique des paliers est un aspect souvent sous-estimé lors de la réalisation de fondations en redans. Pourtant, un écart de quelques centimètres sur un palier peut se traduire plus tard par des faux niveaux et des désordres dans les élévations. Pour garantir une implantation rigoureuse, on utilise une station totale Leica ou un équipement équivalent, permettant de contrôler en temps réel les cotes de fouille et les hauteurs de redans. Les points caractéristiques (angles de paliers, arêtes de contremarches) sont relevés et comparés aux plans d’exécution.
Ce contrôle topographique est particulièrement important lorsque les redans doivent s’aligner sur des éléments existants (fondations voisines, seuils, voiries). En procédant à des vérifications régulières, on évite les accumulations d’erreurs qui pourraient compromettre la règle de pente 3/2 entre niveaux de fondation. On peut comparer ce travail à celui d’un horloger : chaque millimètre compte pour assurer la parfaite synchronisation de l’ensemble. Pour vous, maître d’ouvrage ou maître d’œuvre, exiger ce type de contrôle constitue une garantie supplémentaire de qualité et de durabilité.
Mise en œuvre du ferraillage et coulage du béton en redans
La mise en œuvre du ferraillage des fondations en redans suit les principes du béton armé, mais avec une attention accrue portée à la continuité des armatures entre les différents niveaux. Les semelles filantes des paliers sont armées par des cadres de type 15×35 constitués de barres HA10 ou HA12, complétés par des armatures longitudinales dimensionnées selon les efforts calculés. Au niveau des contremarches, des barres verticales viennent faire la liaison entre le palier inférieur et le palier supérieur, formant de grandes équerres noyées dans le béton. Cette continuité garantit un comportement monolithique de l’ensemble de la fondation en redans.
Pour limiter les concentrations de contraintes, les barres d’armature sont cintrées avec des rayons conformes aux prescriptions de l’Eurocode 2 et des règles professionnelles. Les recouvrements entre barres droites et barres coudées font l’objet d’un contrôle strict, notamment dans les zones de changement de niveau. Vous pouvez imaginer la cage d’armature comme un squelette articulé : si les liaisons sont faibles, le corps se déforme ; si les liaisons sont solides, l’ensemble travaille de façon uniforme. Avant le coulage, un contrôle visuel et dimensionnel des aciers (diamètre, enrobage, ligatures) est systématiquement réalisé.
Le coulage du béton en redans peut se faire en une ou plusieurs phases selon l’accessibilité du chantier et la longueur de l’ouvrage. L’idéal est de réaliser un bétonnage continu d’un palier et de sa contremarche associée, afin de limiter le nombre de joints de reprise. Lorsque des reprises sont inévitables, les plans de ferraillage prévoient des barres d’attente soigneusement positionnées et protégées. La consistance du béton (S3 ou S4) est adaptée aux conditions de mise en œuvre et à la densité du ferraillage, tout en veillant à une vibration soignée pour éviter les nids de cailloux, notamment dans les angles des contremarches.
La cure du béton revêt une importance particulière sur les terrains en pente, exposés au vent et aux variations thermiques qui peuvent accélérer le dessèchement. L’application d’un produit de cure, la mise en place de bâches humides ou de panneaux de protection limitent les retraits plastiques et les microfissurations en surface. Enfin, avant toute élévation, un contrôle de la planéité et de l’horizontalité des paliers est effectué, afin de garantir la bonne assise des murs. C’est à ce stade que l’on vérifie que la théorie (calcul des redans, principe 3/2) rejoint bien la réalité du chantier.
Drainage périphérique et étanchéité des fondations étagées
Les fondations en redans, par leur nature même, créent des zones de rupture de pente où l’eau de ruissellement et les eaux d’infiltration peuvent s’accumuler. Sans dispositif de drainage adapté, ces accumulations d’eau peuvent engendrer une augmentation de la pression interstitielle dans le sol et une dégradation progressive du béton et des joints de reprise. La mise en place d’un drainage périphérique continu en pied de mur, épousant les redans, est donc indispensable. Ce drainage est généralement constitué d’un drain annelé perforé, enveloppé dans un géotextile filtrant et posé sur un lit de graviers lavés.
Au-delà du simple drain de pied, il est souvent nécessaire de prévoir des drains de décompression intermédiaires sur les talus, couplés à des barbacanes traversant les murs de soutènement éventuels. L’objectif est de « couper » les nappes perchées et d’évacuer l’eau avant qu’elle n’atteigne les fondations. Du point de vue de l’étanchéité, les parties enterrées en contact avec le terrain sont protégées par des revêtements bitumineux ou des membranes synthétiques, complétés par des nappes drainantes alvéolaires. Ces dispositifs jouent un double rôle : ils éloignent l’eau de la structure et limitent la pression hydrostatique sur les voiles.
Les joints de reprise horizontaux et verticaux entre paliers successifs constituent des points sensibles du système d’étanchéité. Ils sont traités à l’aide de bandes hydro-expansives ou de profilés waterstop intégrés dans le béton lors du coulage. En parallèle, un soin particulier est apporté au raccordement des revêtements d’étanchéité sur ces zones de discontinuité, afin de créer une enveloppe continue autour des fondations. Vous pouvez voir cette enveloppe comme un imperméable sur mesure : s’il présente le moindre trou au niveau d’une couture (le joint), l’eau finira par s’y infiltrer.
Enfin, le bon fonctionnement du système de drainage doit être pérennisé par des regards de visite positionnés aux changements de direction et de pente, permettant des opérations d’inspection et de curage. Sans entretien régulier, un drain colmaté perd toute efficacité et laisse à nouveau l’eau s’accumuler au droit des redans. Intégrer ces dispositifs dès la phase de conception vous évitera des pathologies lourdes et coûteuses à traiter quelques années après la mise en service de l’ouvrage.
Pathologies courantes et solutions de réparation des fondations en redans
Fissuration par tassement différentiel des paliers inférieurs
La fissuration par tassement différentiel constitue l’une des pathologies les plus fréquentes sur les fondations en redans. Elle se manifeste généralement par des fissures en escalier sur les maçonneries ou par des ouvertures localisées au droit des changements de niveau. La cause principale réside dans une portance inégale entre les paliers supérieurs et inférieurs, amplifiée par une mauvaise prise en compte de la portance différentielle du sol lors du dimensionnement initial. Lorsque le palier inférieur s’enfonce légèrement, c’est tout l’équilibre de l’ouvrage qui se trouve perturbé.
Le diagnostic de ce type de désordre s’appuie sur des visites de terrain, des nivellements de précision et, si nécessaire, des investigations géotechniques complémentaires. Une fois l’origine confirmée, plusieurs stratégies de réparation sont envisageables. Dans les cas modérés, une injection de coulis de ciment sous les semelles permet de compenser les vides et d’augmenter localement la capacité portante. Pour des désordres plus avancés, des solutions de reprise en sous-œuvre par micropieux ou par résine expansive peuvent être mises en œuvre, en veillant à limiter les soulèvements différentiels susceptibles de créer de nouvelles fissures.
Infiltrations d’eau et désordres d’étanchéité aux joints de reprise
Les joints de reprise entre paliers et contremarches constituent des zones de faiblesse potentielles vis-à-vis des infiltrations d’eau. Lorsque l’étanchéité des fondations en redans n’a pas été correctement traitée, des suintements ou de véritables venues d’eau peuvent apparaître en sous-sol. Ces infiltrations dégradent non seulement le confort d’usage (humidité, moisissures), mais aussi la durabilité des armatures par corrosion, en particulier dans les zones où l’enrobage est insuffisant. À long terme, la section efficace des aciers peut se réduire et compromettre la capacité portante de la fondation.
La réparation de ces désordres passe d’abord par la maîtrise des arrivées d’eau à l’extérieur : amélioration du drainage périphérique, création de rigoles de surface, correction des pentes de terrain. En parallèle, les joints de reprise sont repris par injection de résines hydrophobes ou de gels acryliques, qui colmatent les réseaux de fissures et recréent une barrière étanche. Dans certains cas, la pose d’une nouvelle membrane d’étanchéité par l’intérieur, associée à un cuvelage, peut constituer une solution complémentaire, notamment dans les locaux enterrés à usage habitable.
Techniques de reprise en sous-œuvre par résine polyuréthane
Les reprises en sous-œuvre par injection de résine polyuréthane se sont largement développées ces dernières années pour traiter les tassements de fondations, y compris sur des fondations en redans. Le principe consiste à injecter, à travers de petits forages, une résine expansive bi-composante qui, en réagissant, augmente de volume et vient combler les vides sous les semelles. Cette expansion exerce une pression de soulèvement contrôlée, permettant dans de nombreux cas de rehausser légèrement l’ouvrage et de réduire l’ouverture des fissures. On peut comparer cette technique à une sorte de « lifting » du sol sous la fondation.
Pour être efficace, cette solution nécessite une étude préalable fine : cartographie des zones affaissées, analyse des structures porteuses, définition des points et profondeurs d’injection. Les injections sont réalisées par passes successives, en contrôlant en temps réel les mouvements de la structure à l’aide de capteurs laser ou de cibles topographiques. La résine polyuréthane présente l’avantage d’une mise en œuvre rapide, peu intrusive et généralement sans excavation lourde, ce qui en fait une option attractive en milieu urbain ou pour des bâtiments en service. Toutefois, elle ne remplace pas une véritable reprise en sous-œuvre par micropieux lorsqu’un renforcement profond est nécessaire.
Renforcement structural par fibres de carbone SikaWrap
Lorsque les fondations en redans présentent des faiblesses structurelles (section de béton insuffisante, armatures corrodées, contremarches fissurées), un renforcement par matériaux composites peut être envisagé. Les systèmes à base de fibres de carbone SikaWrap, collées sur le béton avec une résine époxy, permettent d’augmenter la capacité en flexion et en cisaillement des éléments existants sans ajouter de surépaisseur importante. Ces bandes ou tissus de carbone, une fois appliqués, agissent comme des « tendons externes » qui reprennent une partie des efforts, à la manière d’une attelle sur un os fragilisé.
La mise en œuvre de ce type de renforcement nécessite une préparation minutieuse des supports : purge des bétons dégradés, passivation des armatures apparentes, ragréage des surfaces, dépoussiérage. Les fibres de carbone sont ensuite positionnées selon les axes principaux de sollicitation (souvent au droit des contremarches et sur les faces tendues des paliers), puis imprégnées par la résine. Après polymérisation, le renforcement est quasiment invisible et compatible avec de nombreux revêtements ultérieurs. Dans une approche globale de réhabilitation, ce type de solution peut être combiné à des injections de résine ou à des micropieux, pour sécuriser durablement des fondations en redans vieillissantes.
Réglementation DTU 13.12 et contrôles qualité obligatoires
La réalisation de fondations en redans s’inscrit dans le cadre réglementaire défini par le DTU 13.12 « Règles de calcul et d’exécution des fondations superficielles ». Ce document de référence fixe les exigences minimales en matière de profondeur d’ancrage, de largeur de semelles, d’enrobage des armatures et de qualité des bétons. Il rappelle également les principes de bon sens constructif, notamment la nécessité de respecter la pente 3/2 entre niveaux de fondation pour éviter les interactions défavorables entre zones de diffusion des charges. S’y conformer, c’est réduire significativement le risque de désordres ultérieurs.
Au-delà du DTU 13.12, les projets de fondations en redans doivent respecter l’Eurocode 7 pour les aspects géotechniques et l’Eurocode 2 pour le dimensionnement du béton armé. Les rapports de missions géotechniques (G2 AVP, G2 PRO, G3, etc.) précisent souvent, noir sur blanc, les dispositions à prendre en cas de terrain en pente : profondeur minimale, type de redans, ancrages complémentaires. En phase d’exécution, des contrôles qualité obligatoires sont mis en place : vérification des fouilles, des armatures, des coffrages, prélèvements d’éprouvettes de béton, contrôles topographiques des niveaux.
Pour les maîtres d’ouvrage et les maîtres d’œuvre, la mise en place d’un plan d’assurance qualité (PAQ) spécifique aux fondations en redans permet de formaliser l’ensemble de ces contrôles. Ce PAQ définit les points d’arrêt (moments où l’on ne poursuit pas sans validation), les responsabilités de chaque intervenant et les documents à remettre (PV de béton, rapports de contrôle, plans de récolement). Vous vous demandez comment être sûr que votre chantier respecte ces exigences ? Exiger contractuellement le respect du DTU 13.12, des Eurocodes et des préconisations géotechniques, puis vérifier sur le terrain que ces règles sont effectivement appliquées, reste la meilleure garantie.
En définitive, les fondations en redans ne sont pas seulement une astuce de maçon pour « rattraper une pente », mais un véritable système constructif encadré par des règles strictes et des contrôles qualité. En vous entourant d’un bureau d’études géotechniques compétent, d’un ingénieur structure et d’une entreprise de gros œuvre expérimentée, vous mettez toutes les chances de votre côté pour que votre projet sur terrain en pente soit durable, performant et conforme à la réglementation en vigueur.