Le sol, l’argile, les racines et les dommages aux fondations

05 Août 2024

La relation entre les racines et les fondations

Les racines et les fondations… deux amis de longue date. Et pourtant, les potins voudraient nous faire croire qu’ils sont en constant conflit. Est-ce bien la réalité? Ceux qui sont familiers avec notre blogue connaissent notre position à ce sujet : les racines agissent le plus souvent comme agents d’aggravation de dommages déjà présents. Mais cette notion ne permet pas d’effacer toutes les inquiétudes. C’est bien normal, les racines, on ne les voit pas. Ce qu’on ne voit pas, ce qu’on ne comprend pas nous inquiète, c’est comme ça.

Pour mieux vous aider, nous avons entrepris de passer en revue les recherches sur cette belle amitié. Nous voulons vous donner les meilleures informations afin de mieux vous rassurer que les racines et les fondations savent faire bon ménage. En comprenant avec plus de précision les différentes problématiques liées aux racines d’arbres près des fondations. Nous consacrons ici un article pour expliquer le rôle propre au sol dans cette problématique.

En effet, dans toute la question de l’interaction entre les racines et les fondations, ou toutes structures souterraines, la chose la plus importante à comprendre est : le sol. À l’unanimité, dans les recherches, se retrouve le sol comme facteur prépondérant dans les relations entre les racines et les structures urbaines souterraines. Les racines se développent dans une dynamique d’adaptation avec le sol; or celle-ci est importante pour comprendre : si, comment, et pourquoi les racines peuvent provoquer des dommages à vos fondations.

En guise d’introduction, voici un tableau basé sur les recherches de Kew (Cutler 1989). Il s’agit d’un recensement de dégâts aux fondations avec présence de racines au Royaume-Uni entre 1971 et 1979. Une sécheresse avait frappé le pays entre 1975 et 1976, ce qui explique en grande partie les données rapportées ici.

Essence	(1) Proportion des dégâts sur l’ensemble de l’échantillon	(2) Présence relative de l’espèce dans la population urbaine	(3) Score de sécurité (1) ÷ (2) x 10	(4) Proportion des dommages sur sol argileux rétractable	(5) Dommages aux drains sur le total reporté	(6) Type d’enracinement sur sol argileux	% des dégâts par distance (m) entre l’arbre et la structure
							25%
Sorbier Sorbus	2.3%	9.4%	40.86	100%	1%	Profond	12-25m	<12m
Orme Ulmus	2%	N/A	N/A1	100%	1%	Profond	12-25m	<12m
Bouleau Betula	1.5%	4.9%	32.66	100%	1%	Superficiel	9-15m	<9m
Prunier Cerisier Prunus	6.4%	14.7%	22.96	100%	4.5%	Superficiel à modérément profond	6-11m	<6m
Érable Acer	8.3%	13.9%	16.74	99%	9.6%	Profond	9-20m	<12m
Pommier Malus Poirier Pyrus	5.7%	7.1%	12.45	96%	2.0%	Superficiel (profond près du tronc)	6-10m	<6m
Platane Platanus	11%	13.7%	12.45	100%	7.5%	Modérément profond	7.5-15m	<7.5m
Hêtre Fagus	1%	1%	10	100%	1%	Superficiel	9-15m	<9m
Saule Salix	5.7%	4.5%	7.8	100%	18.5%	Modérément profond	11-40m	<18m
Tilleul Tilia	8.2%	6.4%	7.8	100%	1%	Modérément profond	8-20m	<8m
Aubépine Crataegus	4.6%	3.5%	7.6	99%	1.6%	Modérément profond	7-11.5m	<7m
Marronnier Aesculus	2.9%	2.2%	7.5	98%	11%	Superficiel à modérément profond	10-23m	<10m
Robinier Robinia	3%	1.8%	6	100%	1%	N/A	8.5-12.4m	<8.5m
Frêne Fraxinus	7.5%	3%	4	99%	4.5%	Profond	10-21m	<10m
Peuplier Populus	8.7%	3%	3.44	99.5%	24%	Profond	15-30m	<15m
Chêne Quercus	11.5%	2.1%	1.82	100%	3.5%	Profond	13-30m	<13m

Prenez des notes ! C’est la colonne (4) que vous devez regarder. Le type de sol qu’il convient de comprendre est l’argile, si votre terrain n’est pas composé d’argile, vous pouvez déjà être rassuré que les risques de dommages aux fondations en présence de racines sont à peu près inexistants en ce qui vous concerne. En effet, 99% des dommages aux fondations liés à la présence de racines se retrouvent sur sol argileux. Par ailleurs, il n’est pas toujours certain que la présence de racines y soit pour quelque chose, car l’argile, comme telle, est déjà en soi problématique pour les constructions. L’argile est malléable. Avec beaucoup de pluie, l’argile se dilate. Avec la sécheresse, l’argile se contracte et se craque. Avec des changements de volume comme ceux-ci, les fondations peuvent être à risque.

L’argile se contracte et craque

Ces craques produites lors de temps de sécheresse sont justement la porosité dont les racines ont besoin. Alors qu’elles travaillent fort pour se trouver des endroits avec suffisamment d’eau et d’oxygène, l’apparition des fissures est un décompactage et une aération naturelle qui est tout à fait la bienvenue pour les racines absorbantes. En même temps, il s’agit d’une sécheresse, ce qui stimule le développement des racines pour la recherche d’eau. La terre maintenant plus meuble et plus aérée, les racines partent à la conquête de nouveaux territoires.

Par malheur, cette contraction de l’argile peut aussi créer un vide sous une fondation qui est susceptible de provoquer son affaissement. Lors de la réparation des dommages, on s’aperçoit que de nombreuses racines ont proliféré dans le sol asséché, et on conclut que ce sont elles qui ont provoqué la sécheresse. Dans ce simplisme, on recommande l’abattage, et on ne voit pas que, de deux choses, l’une : en abattant l’arbre, c’est toute une qualité de vie qui écope, l’autre : l’arbre et ses racines jouent un rôle important dans la stabilisation du sol.

L’argile se dilate

L’arbre a besoin d’eau, et cette eau, il doit la boire, c’est vrai. Mais l’arbre joue un double rôle comme stabilisateur du sol. Par rapport à la sécheresse, l’arbre crée de l’ombre, donc, autant il doit consommer l’eau, autant il la préserve en même temps qu’il contribue à rafraîchir les îlots de chaleur. Puis… l’arbre boit l’eau! Pardon de nous répéter, mais c’est important : n’oubliez pas que l’argile peut aussi se dilater. Une fois le pauvre arbre abattu, accusé faussement d’avoir bu l’eau sous la fondation, celui-ci ne peut plus stabiliser le volume de l’argile. Les taux excessifs d’humidité peuvent alors causer encore plus de dommages qu’une sécheresse. Avec une pluie surabondante, l’argile peut augmenter en volume, assez pour créer un mouvement de fondation en sens inverse.

Les racines stabilisent les sols argileux

Un cas bien documenté le prouve (McLean 2009). En 2009, un chercheur en inspection du bâtiment a fait une découverte remarquable. Une maison dans la ville de Sheffield au Royaume-Uni a subi un mouvement de fondation dû à un changement dans le sol argileux. Or, loin d’être ce que tous, à tort, suspectent, ce n’était pas à cause de racines, mais à cause de leur soudaine absence. Quelque voisin aurait abattu plusieurs limiers qui séparaient leur propriété. Quelques années plus tard, plus rien n’assurait le drainage du sol. Résultat pour la maison : perte totale.

Ceci devrait faire penser deux fois avant d’abattre un arbre parce qu’on suspecte avec simplisme que ses racines drainent l’eau, car ce drainage est aussi salutaire. On parle parfois des racines d’un arbre comme catalyseur de dommages, ici, ce n’est pas même le cas.

Mentionnons au passage que ce sont d’abord les constructions qui doivent respecter certaines normes lorsqu’elles sont installées sur des sols argileux. Vous êtes concernés si votre maison a été construite avant les années 1950, ou si elle repose sur une fondation superficielle. Au Québec, avec une fondation récente et d’une profondeur de plus d’un mètre, les risques de mouvements dus aux changements dans l’argile sont moindres.

Les sols problématiques, les racines et votre fondation

Un arbre de forêt se voit dans des conditions optimales sur le plan de la rhizosphère. D’abord, son sol est un composé organique de feuilles en décomposition, de champignons et bactéries bénéfiques, d’insectes qui font de l’aération ainsi qu’un espace d’épanouissement illimité. Il peut même y avoir des relations d’entraide synergiques entre racines par le biais des mycorhizes. On voit bien la différence avec les milieux urbains : compactés, pauvres, morts, contaminés et traités avec des produits chimiques. Certes, tout ceci contribue au dépérissement des arbres, mais peut aussi contribuer aux problématiques liées à la relation entre les racines et vos fondations.

Pour reprendre l’argile, elle peut être fertile et pleine de nutriments, mais elle est par nature dense. Lorsqu’on la regarde au microscope, on a l’impression de voir des feuilles d’aluminium compressées ensemble. Cette structure fait en sorte que l’eau et les nutriments sont difficiles d’accès pour les racines absorbantes. Elles doivent travailler plus fort et se développer avec plus de volume pour trouver l’eau dont elles ont besoin. Quand on ajoute à cette densité naturelle le compactage propre aux conditions urbaines, on obtient un sol problématique.

 

Par exemple, il arrive de voir des arbres à croissance rapide, comme le Peuplier, développer des racines à la surface du sol. Les racines, n’étant pas atteintes par l’eau, même lors de fortes précipitations, se développent en se dirigeant vers le haut. Une fois près de la surface, elles trouvent leur lieu de développement. Ceci, entre autres, peut provoquer des soulèvements de masses et dalles de béton si elles sont mal construites, en l’occurrence, une vieille fondation de garage superficielle pourrait en subir le coup.

Une recherche conduite en Ohio, dans la ville de Cincinnati, conclut que les dommages en présence de racines sont attribuables en majorité à la problématique des sols mal structurés (Syndor 2000). En fait, l’étude avait remarqué le non remarquable, pour ainsi dire. C’est que, lorsqu’il y avait des dommages, on prenait note de la présence d’arbres, pour ensuite trouver son rôle dans le dommage, mais on ne notait pas toutes les fois qu’il y avait des dommages en l’absence d’arbres! Qui plus est, on ne notait pas tous les lieux avec arbres sans dommages. Ce qu’ils ont découvert renverse le raisonnement sur sa tête.

Pour 4 arrondissements différents, les chercheurs (Syndor 2000) avaient noté le pourcentage de dommages aux structures avec et sans arbre, pour des installations de ciment. Pour les installations plus récentes, 100% des dégâts des quatre arrondissements avaient eu lieu sans arbre. Pour les installations plus vieilles, trois arrondissements avaient des dommages de 10% à 20% plus fréquents sans arbre, alors qu’un seul arrondissement présentait des dommages de 5% à 14% plus élevés en présence d’arbres. Ainsi, la corrélation entre les dommages et la présence d’arbres était plus faible qu’en l’absence d’arbres, menant à conclure que les arbres peuvent protéger les structures par l’effet stabilisant des racines.

C’est ainsi que le groupe de chercheurs est allé contre l’intuition grossière en cherchant d’autres causes. Un classement en trois catégories a été fait pour des sols à problématique sévère, modérée et faible. On remarqua ainsi que la ville était composée à près de 70% de sols à problématique sévère, 20% à problématique modérée et 10% à problématique faible. La corrélation était plus claire entre les dommages et les mauvaises propriétés du sol. En effet, la majorité des dommages avaient eu lieu sur des sols à problématiques sévères, alors que les sols adéquats n’en avaient presque pas.

Les sols restreints, les racines et votre fondation

Certains arbres disposent d’un potentiel d’expansion si restreint qu’elles doivent se développer contre leur nature. Généralement, dans un sol adéquat, les racines d’un arbre pousseront dans le premier mètre du sol. Dans ce mètre, 80% de la colonisation par les racines se fera dans les premiers 600mm. Ceci peut varier selon l’essence, certaines ayant une propension à l’enracinement profond, d’autres plus superficielles, notre tableau en donne les indications. Pour que des racines sortent de ce cadre de développent, il faut que quelque chose leur en empêche.

En ville, c’est parfois comme si nous voulions mettre les arbres à l’épreuve. On les plante dans des endroits hyper restreints par des routes, des trottoirs, des stationnements et bien d’autres. De surcroît, le seul sol accessible est souvent pauvre, compacté et mal structuré. Les racines de l’arbre n’ont presque nulle part où aller, et le seul endroit qui leur reste est indésirable. Logiquement, les racines vont tenter de profiter de toute opportunité qui se présente pour trouver un meilleur sol.

Par exemple, si un arbre réussit à passer en dessous d’une fondation moderne, adéquate, bien construite, d’une profondeur de plus d’un mètre, quelque chose ne va pas. Lorsqu’aucune considération initiale n’a été donnée lors de la plantation de l’arbre pour l’épanouissement des racines, qu’ensuite on compacte le sol lors de la construction, qu’on traite le sol aux produits chimiques, etc., il arrive que l’arbre choisisse de se développer plus en profondeur. On regarde souvent la distance entre l’arbre et la maison, mais on oublie de se poser la question : où l’arbre peut-il aller chercher ses nutriments si le sol où il est censé le faire est complètement inadéquat?

Un meilleur sol, de meilleures racines, une fondation en sécurité

Maintenant que nous savons que le sol est l’endroit où il faut chercher la cause des dégâts aux fondations liés aux racines, traitons des solutions pour le sol. Des solutions qui enrichiront les sols donneront des arbres plus en santé, plus sécuritaire, et des racines qui vont là où il se doit.

Pour des racines en santé, il faut trouver dans le sol un taux de 10% à 12% d’oxygène (Watson 2014). Or, comme nous l’avons dit, les sols argileux sont denses d’emblée, et par surcroît ils sont compactés en milieu urbain. Ceci rend le sol anaérobique, en plus d’empêcher l’eau et les nutriments d’être bien absorbées par les racines. Il s’agit d’une problématique facile à régler avec plusieurs méthodes accessibles à tous.

D’abord, l’aération du sol est une méthode bien répandue et peu coûteuse. On peut le faire avec un aérateur manuel ou mécanique, on peut utiliser une perceuse, ou encore de l’air comprimé avec un AirSpade. Idéalement, on aimerait avoir des trous de près de 60cm de profondeur pour amener l’oxygène là où les racines se développent naturellement. Les trous percés par les aérateurs conventionnels ne sont pas très profonds, mais ça fait très bien l’affaire. On peut faire une aération chaque printemps, ce qui permettra aux arbres de sortir de leur sommeil avec toutes les ressources nécessaires.

Une autre méthode pour bonifier le sol est le paillis de bois raméal fragmenté (BRF). En effet, un sol en santé en est un qui respire, mais il faut aussi des macronutriments, de champignons, des bactéries et des insectes. Le BRF fait plusieurs choses en même temps. Avec une couche d’environ 5cm de paillis sur le sol, toutes sortes de dynamiques s’activent pour bonifier le sol.

Le paillis va d’abord éliminer les graminées et les mauvaises herbes qui colonisent une bonne portion du sol avec ses racines, ce qui créera plus d’espace pour les racines de vos arbres. Par suite, le BRF anime le sol avec toutes sortes de bactéries, champignons et insectes. Toute cette vie bénéfique viendra restructurer le sol, en l’oxygénant et en le décompactant. Des recherches ont démontré que le mulch de paillis pouvait augmenter le développement des racines fines de 30% à 300% dans les 15 premiers centimètres du sol (Watson 2014). Lorsque le paillis est maintenu pendant plusieurs années, il se forme une couche organique partiellement décomposée, ce qui retient l’humidité et réduit l’évaporation de l’eau en dessous.

Une étude ayant comparé des techniques de décompactions du sol, incluant l’enrichissement au biochar, avec celles de l’aération et le BRF conclue que ces dernières, tout en étant simples et peu coûteuses, sont les plus efficaces (Percival 2023). Chaque technique prise à part, la plus efficace fut celle du paillis. La deuxième plus efficace était celle du bêchage pneumatique. Mais la meilleure fut celle d’utiliser les deux ensemble, c’est-à-dire une aération du sol suivie d’un ajout de BRF. Pour que le traitement exprime ses bénéfices aux mieux de ses capacités, il faut une période de cinq ans.

Diriger les racines pour une fondation en sécurité

Récapitulons : les sols problématiques pour les fondations en présence de racines sont les sols argileux. Ceux-ci peuvent bouger, mais les racines peuvent les stabiliser. Des racines dans un sol inadéquat chercheront à se frayer un chemin coûte que coûte là où les nutriments se trouvent. Ceci peut être en surface d’un sol argileux, ou en profondeur, parfois même en dessous des fondations. Avec ces données, et avec une fondation moderne et profonde, nous ne croyons pas que les racines soient problématiques. Mais il reste des inquiétudes pour les vieilles fondations, surtout si elles sont peu profondes.

La stratégie consiste à employer les méthodes d’enrichissement et de décompaction du sol pour diriger le développement des racines. Analysez votre terrain et déterminez un espace pour l’épanouissement des racines. Faites l’aération, ajoutez votre paillis aux endroits où les racines sont les bienvenues. Vous assurerez ainsi un apport suffisant d’oxygène, d’eau et de macronutriments à votre arbre, de sorte qu’il n’aille pas à se « battre » pour les trouver. De plus, vous serez en contrôle du lieu de développement des racines, alors que le sol près de votre fondation ne sera plus très alléchant.

Pour optimiser ce contrôle, nous parlerons, dans un autre article, des barrières anti-racines et de leur efficacité pour restreindre les lieux de développement de racines.

Sources :

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Cutler, David Frederick, et I. B. K. Richardson, Tree Roots and Buildings, 2nd ed., Harlow, Longman Scientific & Technical, 1989.
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Gasson, P. E., et D. F. Cutler, « Can We Live with Trees in Our Towns and Cities? », Arboricultural Journal 22, no 1 (février 1, 1998), p. 1‑9.
Lawson, Michael, et Dealga O’Callaghan, « A Critical Analysis of the Role of Trees in Damage to Low Rise Buildings », Arboriculture & Urban Forestry 21, no 2 (mars 1, 1995), p. 90‑97.
Lesser, Lawrance M., « Hardscape Damage by Tree Roots », Arboriculture & Urban Forestry (AUF) 27, no 5 (septembre 1, 2001), p. 272‑276.
McLean, Simon, « Tree Root Damage to Domestic Property: A Building Surveyor’s Perspective », Arboricultural Journal 32, no 4 (décembre 1, 2009), p. 243‑252.
Nicoll, Bruce C., et Alan Armstrong, « Development of Prunus Root Systems in a City Street: Pavement Damage and Root Architecture », Arboricultural Journal 22, no 3 (août 1, 1998), p. 259‑270.
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Syndor, Davis et al., « Trees Are Not the Root of Sidewalk Problems. », Journal of Arboriculture 26, no 1 (janvier 1, 2000), p. 20‑29.
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———, « The Management of Tree Root Systems in Urban and Suburban Settings II: A Review of Strategies to Mitigate Human Impacts », Arboriculture & Urban Forestry (AUF) 40, no 5 (septembre 1, 2014), p. 249‑271.