Travaux de terrassement avec un logiciel BIM : comment effectuer l’excavation et calculer les volumes

Parmi toutes les opérations qui précèdent la construction d’un bâtiment, nous souhaitons approfondir en particulier le terrassement et le calcul des quantités liées aux mouvements de terre (terrains excavés, remblais, etc.), en utilisant un logiciel.

Nous verrons spécifiquement comment modéliser un mouvement de terre avec Edificius, logiciel BIM pour la conception architecturale, et quels sont les aspects à considérer lors de la conception.

Cas d’utilisation courants des mouvements de terre dans les projets architecturaux et de site

Dans les projets architecturaux et d’aménagement du site, les mouvements de terre représentent une phase préliminaire fondamentale pour adapter la morphologie du terrain aux besoins fonctionnels, structurels et infrastructurels de l’intervention. La modélisation et la gestion des mouvements de terre permettent d’analyser et de contrôler de manière précise les opérations d’excavation, de remblai et de nivellement, garantissant la préparation correcte de la zone de projet.

Un des cas d’utilisation les plus fréquents concerne la préparation des plateformes de fondation pour des bâtiments et des infrastructures. À ce stade, le terrain existant est modélisé pour créer des surfaces planes ou avec des pentes contrôlées, nécessaires à la réalisation des fondations, des niveaux souterrains ou des dalles structurelles. Ce processus inclut souvent des opérations d’excavation pour l’élimination de terre excédentaire et de remblai pour atteindre les cotes de projet prévues.

Un second domaine d’application concerne la modélisation du terrain pour des infrastructures externes, telles que des routes d’accès, des parkings, des chemins piétonniers et des rampes. Dans ces cas, les mouvements de terre permettent de définir correctement les pentes, de gérer le drainage des eaux pluviales et de garantir la sécurité et l’accessibilité des surfaces.

Les mouvements de terre sont également essentiels dans l’aménagement paysager et la conception des espaces verts, où le terrain est modélisé pour créer des élévations, des pentes, des terrasses ou des bassins de collecte des eaux. Ces interventions permettent d’intégrer l’architecture avec le contexte naturel, améliorant à la fois l’aspect esthétique et les performances environnementales du site.

Un autre cas d’utilisation concerne la réalisation d’ouvrages souterrains, tels que des parkings souterrains, des locaux techniques, des réseaux d’installations ou des bassins de stockage. Dans ces situations, la modélisation des mouvements de terre permet d’estimer avec précision les volumes d’excavation, de planifier les phases de chantier et d’évaluer l’impact économique des opérations.

Enfin, dans les flux de travail basés sur le BIM et la modélisation numérique du terrain, les mouvements de terre sont utilisés pour comparer le modèle du terrain existant avec le modèle de projet, permettant de calculer automatiquement les volumes d’excavation et de remblai. Cette approche soutient des décisions de conception plus éclairées, optimise l’équilibre entre les matériaux excavés et réutilisés et contribue à réduire les coûts et les délais de construction.

Différence entre excavation, découpe et remblai dans les flux de travail BIM

Dans les flux de travail basés sur le BIM (Modélisation de l’information du bâtiment), la distinction correcte entre excavation, découpe (cut) et remblai (fill) est fondamentale pour modéliser avec précision les transformations du terrain et calculer avec précision les volumes de mouvement de terre. Bien que ces termes soient parfois utilisés de manière interchangeable dans le langage courant, dans le domaine technique, ils représentent des opérations et des résultats différents dans le processus de conception et de modélisation numérique.

L’excavation est le terme général qui désigne l’ensemble des opérations d’élimination du terrain existant pour permettre la réalisation d’ouvrages de fondation, d’infrastructures souterraines ou de modifications morphologiques du site. Dans le contexte BIM, l’excavation est souvent modélisée à travers des éléments spécifiques ou par la modification de la surface topographique, générant une nouvelle configuration du terrain nécessaire pour accueillir le projet. L’excavation peut inclure à la fois des opérations localisées, comme celles pour les fondations et les tranchées d’installations, et des interventions à grande échelle, comme la préparation de plateformes de construction.

La découpe (cut) représente en revanche, de manière plus spécifique, la quantité de terrain enlevée lorsque le terrain existant se trouve à une cote supérieure par rapport au terrain de projet. Dans les modèles BIM, la découpe est calculée en comparant le modèle du terrain existant avec le modèle du terrain projeté. Le résultat est un volume de matériau qui doit être excavé et, selon les stratégies de chantier, peut être transporté hors du site ou réutilisé comme matériau de remblai.

Le remblai (fill) est l’opération opposée à la découpe et représente le volume de matériau nécessaire pour combler les zones où le terrain de projet se trouve à une cote supérieure par rapport au terrain existant. En pratique, le remblai indique la quantité de matériau qui doit être ajoutée pour atteindre les cotes prévues par le projet. Dans les flux de travail BIM, le remblai peut provenir de la réutilisation du matériau provenant des opérations de découpe ou nécessiter l’approvisionnement de matériau supplémentaire.

Au sein d’un modèle BIM, la distinction entre découpe et remblai permet de réaliser des analyses volumétriques précises, souvent à travers des outils de comparaison entre surfaces topographiques ou modèles numériques du terrain (DTM). Ces analyses permettent d’obtenir des bilans de mouvement de terre (earthwork balance), utiles pour optimiser la gestion des matériaux et réduire les coûts de transport et d’élimination.

Comprendre et modéliser correctement ces trois composants permet donc d’améliorer l’exactitude des estimations quantitatives, de soutenir la planification des phases de chantier et de garantir une gestion plus efficace des ressources tout au long du cycle de vie du projet.

Comment réaliser un mouvement de terre avec Edificius

Dans un modèle BIM, avant de procéder à la modélisation du bâtiment, il est nécessaire de préparer le terrain qui l’accueillera.

Avec Edificius, il est possible d’insérer le terrain de différentes manières : 

• en importation le terrain depuis Google Maps;
• en modélisant des courbes de niveau, des points cotés, etc., avec les entités prévues dans le logiciel;
• en importation un dwg/dxf avec les courbes de niveau à utiliser comme base pour la modélisation.

Pour approfondir, lis aussi Comment créer un terrain en 3D avec les courbes de niveau.

Une fois le modèle du terrain réalisé, il est possible de procéder aux excavations et remblayages.

Depuis la barre latérale de Gestion de Projet de l’Environnement Terrain d’Edificius, commençons par créer un niveau de projet pour chacune des interventions à effectuer sur le Terrain. Créons dans l’onglet du logiciel chaque niveau dans l’ordre dans lequel ils seront exécutés.

Chaque intervention doit être réalisée en utilisant l’objet Mouvement de Terre.

Commençons l’excavation en définissant le périmètre de la zone d’intervention. Une fois l’insertion terminée, nous pouvons modifier le périmètre en agissant sur les poignées ou en définissant un offset.

Nous pourrons modifier le périmètre en supprimant ou en ajoutant des nœuds. En utilisant la fonction Changer en Arc, nous pouvons transformer un segment en lui donnant une courbure.

Avec la fonction Talus, nous pouvons insérer un talus dans le projet.

Dans l’éditeur des Propriétés de l’objet Mouvement de Terre, nous pouvons modifier l’altitude de l’ensemble du mouvement de terre, d’un de ses côtés ou d’un sommet de son périmètre. Nous pourrons tout vérifier avec la Vue 3D.

Dans la Vue 3D, nous pouvons également modifier l’altitude de manière graphique.

Les propriétés du Mouvement de Terre et le calcul des volumes d’excavation et de remblai

Dans les Propriétés de l’objet Mouvement de Terre d’Edificius, nous pouvons définir l’altitude du plan du mouvement de terre, ou l’altitude de chaque sommet individuel du plan. Alternativement, nous pouvons également attribuer à chaque point du plan la même altitude que le terrain.

Nell’éditeur Propriétés, nous modifions la Géométrie pour changer le type de plan. Choisissons donc le mode pour la définition de la pente : horizontale ou inclinée.

Toujours dans la section Géométrie de la boîte à outils Propriétés, nous pouvons lire la surface, le périmètre et obtenir automatiquement le calcul des volumes de fouille (ou remblai).

En alternative, nous avons deux autres façons de visualiser les volumes de fouille (ou remblai) de l’ensemble du projet : 

1. Nous pouvons ouvrir l’environnement Architectural, cliquer sur vue 3D, activer l’outil Terrain et lire les informations sur les volumes dans la fenêtre terrain.
2. Ouvrons un plan ou un niveau, depuis la barre d’outils des objets, sélectionnons Graphique 2D et ensuite Légende Terrain. Cliquons donc sur la planche pour insérer et visualiser la légende.

Les volumes de fouille et remblai peuvent être utilisés pour le calcul du projet.

Comment le BIM améliore la précision des quantités de mouvements de terre

L’utilisation du BIM (Modélisation de l’Information du Bâtiment) dans la conception du site permet d’améliorer de manière significative la précision des quantités de mouvements de terre, grâce à la possibilité d’intégrer des modèles tridimensionnels du terrain avec des données géométriques et informatives cohérentes. Par rapport aux méthodes traditionnelles basées sur des calculs manuels ou des sections bidimensionnelles, le BIM permet d’obtenir, automatiquement, des estimations volumétriques plus fiables et actualisables durant toutes les phases du projet.

Un des principaux avantages est la modélisation numérique du terrain existant via des surfaces topographiques ou des modèles numériques du terrain (MNT). Ces modèles peuvent être générés à partir de relevés topographiques, de données SIG, de nuages de points ou de scans laser, garantissant une représentation très précise de la morphologie réelle du site. Sur cette base, le modèle du terrain de projet est ensuite développé, représentant les modifications prévues à travers des fouilles, des remblaiements et des nivellements.

Le BIM permet de comparer automatiquement ces deux surfaces — terrain existant et terrain de projet — permettant le calcul direct des volumes de coupe et de remplissage. Les algorithmes de calcul volumétrique analysent les différences entre les surfaces sur l’ensemble de la zone d’intervention, évitant les approximations typiques des méthodes traditionnelles basées sur des sections échantillons ou des grilles simplifiées.

Un autre élément qui contribue à la précision des quantités est la cohérence paramétrique du modèle. Lorsque le projet est modifié — par exemple en changeant l’altitude d’une plateforme, la géométrie d’une route ou l’inclinaison d’un talus — le modèle BIM met automatiquement à jour les surfaces du terrain et recalcule les volumes de mouvements de terre. Cela réduit le risque d’erreurs dues à des calculs manuels non actualisés.

Un autre aspect important est la possibilité de générer des rapports quantitatifs automatiques et des tableaux de calcul directement à partir du modèle. Ces rapports peuvent distinguer entre différents types de fouille, remblai ou matériaux, facilitant la préparation de calculs métriques et d’estimations économiques plus fiables.

Enfin, la précision des quantités de mouvements de terre dans le BIM est encore améliorée par la collaboration multidisciplinaire. Architectes, ingénieurs civils, concepteurs d’infrastructures et spécialistes du terrain peuvent travailler sur un modèle partagé unique, réduisant les incohérences entre disciplines et garantissant une vision coordonnée des transformations du site.

Grâce à ces caractéristiques, le BIM devient un outil fondamental pour obtenir des estimations volumétriques plus précises, actualisées et vérifiables, améliorant le contrôle des coûts, la planification du chantier et la durabilité globale des opérations de mouvement de terre.

FAQ

Quelle est l’importance des mouvements de terre dans les projets architecturaux ?

Les mouvements de terre représentent une phase préliminaire fondamentale pour adapter le terrain aux besoins fonctionnels, structurels et infrastructurels de l’intervention. Ils permettent de préparer des plateformes de fondation, de modeler le terrain pour des routes et des parkings, de créer des talus ou des terrasses et de gérer des ouvrages enterrés. De plus, dans les flux BIM, ils permettent de comparer le terrain existant et le terrain de projet, en calculant automatiquement les volumes d’excavation et de remblai.

Quelle est la différence entre excavation, coupe et remplissage ?

L’excavation est l’ensemble des opérations de retrait du terrain existant. La coupe (cut) désigne le terrain à retirer lorsque le terrain existant est au-dessus du niveau de projet, tandis que le remplissage (fill) est le matériau nécessaire pour combler les zones où le terrain de projet est plus élevé par rapport à celui existant. Distinguer entre cut et fill permet des analyses volumétriques précises et des bilans de mouvements de terre.

Comment créer un mouvement de terre avec Edificius ?

Dans Edificius, le terrain peut être importé de Google Maps, modélisé avec des courbes de niveau ou en important des fichiers DWG/DXF. Après avoir préparé le modèle du terrain, on utilise des objets Mouvement de Terre pour définir les excavations et les remblaiements, en définissant les périmètres, les cotes, les talus et les inclinaisons. La Vue 3D permet de modifier graphiquement les cotes et de vérifier le projet.

Comment calculer les volumes d’excavation et de remblai dans Edificius ?

Dans l’éditeur des Propriétés de l’objet Mouvement de Terre, il est possible de définir les cotes du plan ou des sommets individuels. On peut lire la surface, le périmètre et obtenir automatiquement les volumes d’excavation ou de remblai. D’autres méthodes incluent la visualisation 3D ou l’utilisation de la Graphique 2D et de la Légende Terrain pour montrer les volumes directement en plan ou en niveau.

Comment le BIM augmente-t-il la précision des mouvements de terre ?

Le BIM intègre des modèles 3D du terrain avec des données géométriques et informatives, améliorant la précision par rapport aux méthodes traditionnelles. En comparant le terrain existant et le terrain de projet, il calcule automatiquement les volumes de cut et fill. La cohérence paramétrique met à jour les volumes lorsque le projet change, et la collaboration multidisciplinaire réduit les erreurs, optimise les coûts et les délais et augmente la durabilité des opérations de mouvement de terre.