L'entretien des voies et les restrictions de vitesse des lignes affectent considérablement les horaires et sont coûteux et perturbants pour le public, l'industrie, les opérateurs et les propriétaires d'actifs.
Traditionnellement, les voies ferrées sont constituées de rails et de traverses supportés par du ballast et du sous-ballast au-dessus de la sous-couche. Une alternative est la "voie sur dalle", utilisée par exemple sur les ponts et dans les tunnels et pour certaines lignes à grande vitesse, où les rails reposent sur des patins soutenus par une base en béton.
Lorsque le ballast et le sous-ballast sont utilisés, ils interagissent pour fournir une capacité de charge permettant de supporter les charges dynamiques des trains. La couche de ballast a généralement une épaisseur de 300 mm, l'épaisseur du sous-ballast étant déterminée par la résistance de la sous-couche.
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En général, l'entretien des voies ferrées vise à corriger la mauvaise géométrie de la voie et la perte d'alignement vertical et horizontal des rails, causée par la déformation de la sous-couche, du ballast et du sous-ballast, qui entraîne souvent des restrictions de vitesse. Le ballast doit être compacté et des agrégats supplémentaires doivent être placés par-dessus car il se tasse avec le temps.
Technique utilisée depuis les années 1980, la stabilisation mécanique des couches de sous-ballast à l'aide de géogrilles est une approche avérée qui permet de réduire l'entretien, en limitant la dégradation induite par le trafic.
Lorsque le ballast ou le sous-ballast sont compactés sur une géogrille, ils pénètrent partiellement et font pression à travers les ouvertures de la géogrille pour créer un verrouillage solide et efficace. Le matériau granulaire est confiné et empêché de s'étendre latéralement, ce qui maintient l'alignement horizontal et vertical des rails.
Le sous-ballast stabilisé mécaniquement est mieux à même de répartir les charges, en augmentant la zone d'influence sur la sous-couche, de sorte que les pressions de support sont plus faibles. Cette amélioration de la capacité portante signifie que le taux de tassement de la voie est plus lent, par rapport aux couches de sous-ballast non stabilisées, la géométrie de la voie étant maintenue plus longtemps et la durée de vie du ballast étant multipliée par dix.
Les profils de la voie peuvent également être lissés aux interfaces entre les structures, par exemple à l'endroit où les remblais rencontrent la voie sur dalle sous les ponts et dans les tunnels, en réduisant les effets du tassement différentiel.
Les couches de sous-ballast stabilisées mécaniquement peuvent également être jusqu'à 50 % plus minces, tout en conservant leur capacité portante, ce qui permet de réduire les travaux de déblaiement et de remplacement des sous-bassements faibles, et de diminuer le temps et les coûts de construction.
Les matériaux de qualité inférieure stabilisés avec une géogrille peuvent être supérieurs aux matériaux de qualité supérieure non stabilisés. Cela pourrait avoir un impact positif majeur sur les coûts et la durabilité, car cela permet de réutiliser les matériaux de ballast encrassés comme sous-ballast, tant dans la construction de nouvelles voies que dans la réhabilitation.
Avec une charge de plus en plus lourde sur l'infrastructure ferroviaire, il est clairement nécessaire de fournir des voies permanentes sûres de manière efficace, avec des conceptions offrant un bon rapport qualité-prix et un impact environnemental minimal. L'incorporation de géogrilles stabilisantes dans le sous-ballast peut y contribuer, en réduisant les coûts, tant en termes d'argent que de carbone, pendant la durée de vie opérationnelle de la voie ferrée.