Une chaussée empierrée est une chaussée composée de matériaux concassés de petites dimensions, reliés par des granulats plus ou moins pulvérulents, formant un squelette compact après compactage. Les chaussées pavées, composées de pierres taillées ou d’autres matériaux, reposant sur une couche de sable et accolées les unes aux autres de manière à ne laisser entre elles que les joints les moins larges possible, ne font pas l’objet de cet article. Les voies romaines sont, entre autres, des chaussées pavées.
L'empierrement reposait autrefois sur une couche de fondation en gros cailloux. Au début du on l'établissait dans une forme ou encaissement creusé dans le sol naturel, sans fondation Debauve (1883), Guide du conducteur des ponts et chaussées, . De nos jours, en fonction de la portance du sol, on met en place ou non une couche de fondation et on améliore ou non les matériaux avec un liant hydraulique ou un liant bitume. Les chaussées empierrées sans revêtement étanche de roulement ne sont plus guère utilisées que pour la réalisation de nouveaux chemins ou voies forestières.
Chaussées avant la suppression de la corvée Un premier texte traitant de la réalisation des chemins est rédigé par Henri Gautier, en 1693 pour la éditionHenri Gautier, Traité de la construction des chemins, Toulouse, 1693 ( édition, 1755).
C’est à Pierre Marie Jérôme Trésaguet, ingénieur en chef de la généralité de Limoges, que l'on doit les premières études sérieuses sur la construction des chaussées. Il les expose dans un mémoire rédigé en 1775 Debauve (1883), Guide du conducteur des ponts et chaussées, Mémoire de Tresaguet (1775) reproduit dans le Recueil de divers mémoires extraits de la Bibliothèque impériale des ponts et chaussées, de Pierre-Charles Lesage (1810),
Les dimensions des chaussées, dit-il, sont assez généralement, sur les grandes routes du royaume, de 18 pieds () de largeur, 18 pouces () d’épaisseur au milieu et 12 pouces () aux bordures. Les pierres sont arrangées à la main dans le fond de l’encaissement, posées à plat, ensuite chargées de pierrailles jusqu’à la naissance du bombement, battues à la masse, et recouvertes de pierrailles qui doivent être cassées plus menues que la couche inférieure pour former le bombement.
Cette épaisseur a pu être nécessaire pour des chaussées à l'entretien des corvées, dont les réparations ne peuvent être faites qu’au printemps et à l'automne. Les ornières profondes, qui se forment dans l'intervalle de six mois, auraient pu les détruire totalement avec une épaisseur moindre. Mais la suppression des corvées en 1764 a conduit à modifier les méthodes de construction. Les épaisseurs des chaussées ont été réduites pour ne faire plus que 9 à 10 pouces () d'empierrement au lieu de la hauteur considérable que nécessitait le système d'entretien des corvées.
Méthode de Trésaguet (1775)
Le « Mémoire sur la construction et l'entretien des routes » publié le par Pierre Trésaguet, ingénieur en chef de la généralité de Limoges, est présenté par la plupart des historiens de la route comme novateur et constituant un tournant dans la conception des routes empierrées. Eugène-Jérôme-Marie Vignon, premier ingénieur-archiviste-historien, contribue avec ses commentaires à fixer pour la première fois l’idée d’un document utile à l’histoire des innovations techniques routières de la France du (1865.). Il est suivi par de nombreux auteurs qui agissent souvent par consolidation : Henri Cavaillès, géographe (1946.), Jean Petot, juriste historien de l’administration (1958..), Louis Trenard, professeur à la faculté de Lille (1959.), Guy Arbellot, maître de conférences à l'École des hautes études en sciences sociales (1973.), M. Yvon, historien (1985, de la publication de Yvon.), Jean-Marcel Goger, spécialiste de l’histoire des routes à l’époque moderne (1988.), Antoine Picon (1992 (réédité en 2013).) ou Daniel Roche professeur au Collège de France analysant les circulations d’Ancien Régime (2003Humeurs vagabondes : de la circulation des hommes et de l'utilité des voyages, Paris, Fayard, 2003, 1031 ; réédité sous le titre : Les circulations dans l'Europe moderne, Paris, Hachette, "Pluriel", 2011, 1040, ). Mais selon Nathalie Montel, historienne-chercheuse sur l’histoire de l’aménagement de l’espace aux , les matériaux historiques qui permettraient d’affirmer que Trésaguet apporte une « contribution essentielle à l’art d’empierrer les routes » ou encore que son mémoire marque « un tournant dans la conception de la route par les ingénieurs » font défaut. C’est, au contraire, la pénurie de textes susceptibles de nous renseigner sur la manière dont les routes empierrées étaient alors effectivement construites et le peu d’informations techniques couchées par écrit, et parvenues jusqu’à nous, qui caractérisent la situation documentaire. Quoi qu'il en soit, ce document a le mérite de présenter la synthèse des diverses expériences en généralités et des propres observations de Trésaguet, un document indissociable du contexte de l’époque où la généralisation à l’ensemble de la France de la suppression de la corvée des routes expérimentée en Limousin est envisagée par Turgot.
S'appuyant sur une longue pratique des travaux routiers acquise sous les ordres de Turgot, il y avance plusieurs idées neuves qui remettent en question les procédés classiques. Selon l'analyse du texte par Arbellot (1997) et en continuité de celle de Cavaillès (1940), la chaussée idéale pour René Trésaguet doit être construite et entretenue de la façon suivante : Creuser l’encaissement de sorte que le fond en soit parallèle au futur bombement de la chaussée, et réduire sa profondeur à 10 pouces au lieu des 18 pouces en usage habituellement (soit 27 cm au lieu de 48 cm environ) ; Poser la première couche de grosses pierres de champ (et non à plat) dans le fond de l'encaissement ; Poser également à la main les couches suivantes en les battant et cassant à la masse pour supprimer tout vide ; Recouvrir l'ensemble d'une épaisseur de 3 pouces de petites pierres très dures cassées préalablement au marteau à la grosseur d'une noix ; Pratiquer l'entretien continu grâce à des ouvriers recrutés dans les villages proches et qui, responsables d'un tronçon de route bien délimité, le réparent chaque jour si nécessaire.
Pour parvenir, tout en diminuant l’épaisseur des chaussées, à leur conserver leur capacité à supporter les charges des véhicules, il a fallu en modifier la disposition et la construction. Le fond de l'encaissement est réglé parallèlement au bombement que doit avoir la chaussée. La profondeur réduite de la forme est de 10 pouces () et les côtés sont coupés en talus sur un angle d'environ 20 degrés. Une fois l’encaissement préparé, les bordures sont posées par des paveurs de façon que leur surface soit recouverte de la pierraille, et qu'il n'y ait que leur arête supérieure d'apparente.
La première couche dans le fond de l'encaissement est posée de champ et non à plat, en forme de pavé de blocage, affermie et battue à la masse, sans cependant s'assujettir à ce que les unes ne surpassent pas les autres. Le surplus de la pierre est également arrangé à la main, couche par couche, battu et cassé grossièrement à la masse, pour que les morceaux s’incrustent les uns dans les autres et qu'il ne reste aucun vide.
Enfin, la dernière couche de trois pouces () est cassée de la grosseur d'une noix environ, au petit marteau à part, et sur une espèce d'enclume, pour être ensuite jetée à la pelle sur, la chaussée, et former le bombement. Cette dernière couche est faite avec une pierre plus dure Debauve (1883), Guide du conducteur des ponts et chaussées, .
Trésaguet employait, suivant les cas, des chaussées creuses ou des chaussées bombées. En plaine, il conseille de ne recourir qu'aux chaussées bombées, accompagnées de fossés si elles sont à fleur du sol, ou simplement limitées à des talus si elles sont en remblai. À flanc de coteau, c'est le profil creux qu'il adoptait de préférence. En effet, le profil bombé détermine la construction d'un fossé et rend impossible l'existence d'une banquette latérale. Les eaux rassemblées et resserrées dans les fossés s'écoulaient avec une telle vitesse sur des pentes de 3 à 4 pouces par toise qu'elles entraînaient les terres et rendaient le chemin impraticable.
Tresaguet retient donc un profil en travers concave pour les pentes rapides. Il pense que, les eaux étant réunies au milieu de la route, la technique est plus économique puisqu'elle permet de supprimer le fossé et de réduire la largeur du déblai, et enfin elle offre plus de sécurité pour le voyageur. Par ailleurs, pour empêcher un ravinement dans les importantes pentes, il coupe la route de place en place par des cassis inclinés sur l'axe de la route dans le sens de la pente, lesquels emmènent les eaux sur les talus dans des rigoles ménagées à cet effet. Ce profil concave de Trésaguet a en fait été rapidement abandonné.
Au début du , les procédés de Trésaguet furent adoptés généralement par les ingénieurs français, avec quelques modifications. Ainsi, au-dessous de la couche de pierres de champ, on plaça quelquefois, dans les terrains peu solides, une couche de pierres posées à plat, ce qui augmentait l'épaisseur de la chaussée et la portait à . Pour la route du Simplon, au contraire, établie sur le roc, on supprima la fondation et on se contenta de la couche de menus matériaux ; c'est peut-être le premier exemple de la méthode d'empierrement utilisée ensuite au XIX.
Le bombement des chaussées convexes fut augmenté et porté au 1/25 et souvent au 1/20 de la largeur. Mais l'entretien des chaussées était souvent inexistant : on employait tous les matériaux à l'automne et l'on n'avait plus rien pour boucher les trous pendant l'hiver. Les pierres étaient trop grosses et non purgées de terre et d'argile. On n'enlevait pour ainsi dire jamais ni boue ni poussière, et les pierres étaient souvent jetées dans des ornières ou des trous complètement remplis de boue. Ainsi, vers 1820, la plupart des routes de France étaient en très mauvais état et donnaient lieu à de nombreuses plaintes Debauve (1883), Guide du conducteur des ponts et chaussées, ..
Méthode de McAdam (1816) En Grande-Bretagne, lorsqu’une route est défoncée, il faut changer complètement la couche de roulement, approfondir les fossés et parfois consolider le fond de forme d'origine, souvent constitué de trop gros blocs de pierre, selon la technique française. Par souci d'économie et du fait du manque de fonds, les arpenteurs doivent trouver des solutions techniques capables de rendre l'entretien des chemins moins coûteux. C'est en Écosse, là où le climat est le plus sévère avec les routes que la technique évolue André Guillerme (1995), Bâtir la ville: révolutions industrielles dans les matériaux de construction, .
Certains inspecteurs constatent le rôle très important joué par les fossés latéraux pour drainer la chaussée : plus les fossés sont profonds, plus celle-ci est résistante. D'autres arpenteurs, par souci d'économie budgétaire préconisent la substitution de cailloux aux blocs de pierre et, refaisant la sous-couche porteuse, cassent ces derniers sur place pour éviter le transport toujours onéreux de nouveaux blocs et emploient du tout-venant, comme cela se faisait dans l'ancien temps.
C'est dans ce contexte que le commissaire-inspecteur John Loudon McAdam acquiert son expérience avant de définir sa technique lorsqu'il est chargé en 1816 de la direction des routes du comté de Bristol. Son procédé est simple : il faut rendre et maintenir à sec le fond de forme par le creusement de fossés latéraux ou construire la voie en remblai pour éviter l'emprise des fossés.
Les principes de cette méthode sont les suivants :