Cette pyramide la plus élaborée du plateau de Guizeh en Egypte a été étudiée par d’innombrables savants. On connaît pratiquement tout d’elle, sauf le point le plus important : le mode de construction. Trois hypothèses sérieuses sont avancées pour la mise en place de 2.600.000 m3 de maçonnerie:

1. L ’utilisation de machines de bois rudimentaires, évoquée par Hérodote, permettant d’élever les blocs de gradin en gradin (crossaï et bômides), ce qui impliquerait l’emploi de milliers d’engins dans un site dépourvu de forêts ; cette technique semble de plus mal adaptée à la structure hétérogène de la pyramide, telle qu’on la connaît aujourd’hui, et au déplacement des monolithes.

2. La rampe droite frontale, levée de terre évoquée par Diodore de Sicile dont le volume, à apporter puis à évacuer atteindrait, selon certains auteurs, jusqu’à 3 fois celui de l’édifice. Or aucun dépôt d’une telle importance n’a été retrouvé dans les parages et, par contre, le volume de matériaux extraits de la carrière voisine n’en représente que les 5/6èmes.

3. La rampe hélicoïdale enveloppant la pyramide et constituée en briques de terre séchée. Elle recèle des défauts majeurs : le risque de glissement de sections entières de rampe et la difficulté de tourner le convoi à chaque arête. Elle implique surtout que des gradins restent apparents jusqu’à l’achèvement et que le revêtement en pierre de Tourah soit ravalé à la fin ou qu’il soit posé en partant du haut, ce qui est une aberration en maçonnerie. Elle ne permet pas un contrôle des dimensions pendant toute la durée des travaux et enfin pour être efficace, son volume doit être d’environ 400.000 m3, ce qui est énorme.

Après avoir mis en évidence les faiblesses de chacune, ainsi que des nombreuses extrapolations qui en ont été imaginées, et étudié minutieusement tous les composants de la pyramide, les auteurs ont répertorié tous les paramètres qui ont conditionné l’organisation du chantier, que tous les égyptologues imaginent de très haute qualité ; à partir de ceux-ci, ils ont élaboré un système logique et cohérent basé sur deux concepts novateurs qui permettent de résoudre tous les problèmes de construction:

Le premier, la rampe intérieure droite à quart tournant, chaînon manquant entre une rampe extérieure limitée à moins du tiers de la hauteur et l’emploi de machines pour les dernières assises, permet, grâce à sa faible pente, d’assurer en toute sécurité et dans des conditions optimales, la continuité de l’approvisionnement du chantier en matériaux pendant toute la durée des travaux.

Le second, le système à contrepoids, dont la Grande Galerie en est un des éléments clé, permet l’élévation et la mise en place avec précision de tous les énormes monolithes que l’on trouve dans les différents ouvrages intérieurs, permettant une réduction importante du nombre d’hommes dans les équipes de traction des traîneaux.

Les rampes et les machines

La construction de la pyramide elle-même est assurée par une synthèse de trois techniques mises en oeuvre successivement:

la rampe extérieure
jusqu’au niveau de la 50ème assise (+ 43m), construite pour l’essentiel avec les matériaux de la carrière voisine, les mêmes que ceux du corps de la pyramide ; en appui sur la face Sud suivant un angle de 70°, celle-ci, d’une longueur d’environ 500 m pour une pente de 7,5%, ne dépasse pas 750.000 m3. Elle est réalisée dès le départ à sa longueur maximum et élevée par couches horizontales successives. Elle est divisée en deux voies égales, décalées d’une hauteur d’assise et séparées par un socle central maçonné, aménagé en chemin de halage. L’utilisation est alternée : pendant que l’une sert au transport des matériaux, l’autre est en cours d’exhaussement de deux niveaux d’assises à la fois, de même que le socle central. Elle permet de réaliser 70% du volume de la pyramide et de transporter aisément, grâce au socle central, les monolithes les plus lourds, en particulier ceux de la Chambre du Roi.

la rampe intérieure
droite à quart tournant, partant de l’angle Sud-Est au niveau de la 6ème assise (+ 7m), première plate-forme réellement horizontale, et constituée d’une succession de 21 galeries droites de faible largeur (5 coudées environ), qualifiées d’épidermiques, situées dans la maçonnerie de soutien parallèlement aux faces, au plus près à une distance comprise entre 3 et 4 m de la paroi d’origine. Cette position comporte deux avantages: d’une part, cela permet de réaliser des galeries parfaitement maçonnées, avec un sol très résistant et une voûte en encorbellement construite au fur et à mesure de l’avancement ; d’autre part, étant près de la face, la charge qui la surplombe est réduite au minimum. Cette rampe, d’une pente moyenne d’environ 7% (1 palme en hauteur pour 2 coudées en longueur), est utilisable en permanence. Elle part à chaque volée d’un palier en encoche ouvert sur l’extérieur au droit d’une arête et débouche dans la paroi perpendiculaire, sur le palier d’une nouvelle encoche. De là elle repart à angle droit, parallèlement à la nouvelle face jusqu’à la face perpendiculaire suivante, comme un escalier, d’où son nom : à quart tournant.
Avec un lit de pose des pierres suivant la pente, les parois latérales sont verticales sur une hauteur d’environ 2 mètres (4 coudées), puis les blocs sont disposés en encorbellement sur 5 rangs de part et d’autre pour se rejoindre au sommet et former une voûte. Le sol des galeries comporte 2 sillons dans lesquels glissent les patins des convois de traîneaux supportant les charges. Ces sillons, qui sont soit remplis de limon, dont la viscosité est maintenue constante par l’humidité de l’atmosphère intérieure et par apport de lubrifiant, soit aménagés avec des traverses en bois graissé, assurent le guidage ; un léger crantage des lignes de foulées permet aux tireurs d’avoir une bonne adhérence. Ceux-ci travaillent en toute sécurité dans de bonnes conditions de température, la ventilation étant naturelle par effet de cheminée; l’éclairage est assuré par les débouchés des galeries et par un réseau de lampes à huile intégré dans les parois latérales; enfin les encoches sont abritées du soleil par un velum tendu en surplomb.

Chaque équipe de traction est affectée à une volée et ne tire un traîneau que pour cette portion de trajet; les équipes se relayant, les hommes peuvent « souffler » pendant le trajet de retour. Sur chaque palier la rotation des traîneaux est assurée au moyen d’une chèvre manœuvrée par des équipes de « grutiers ». Une coursive extérieure en bois se développant parallèlement à la rampe intérieure, assure une liaison complémentaire entre les paliers, permettant aux attelages de revenir au palier inférieur et aux autres corps de métier d’accéder aux diverses zones de chantier.

A la fin de leur utilisation les encoches, réservées dans les arêtes, sont soigneusement rebouchées avec des blocs de même provenance laissés en attente de part et d’autre, de telle sorte qu’aucune différence ne soit visible, ce qui est le cas.
Après l’achèvement de la Chambre du Roi la rampe intérieure est la seule utilisée et les matériaux ayant constitué la rampe extérieure sont réutilisés dans le corps de la partie supérieure, d’où une récupération maximale; aucun dépôt de résidus de grande ampleur n’a jamais été retrouvé, si ce n’est les gravois rejetés au déversoir Nord-Est.

- à partir de la 188ème assise (+ 130m) et jusqu’au sommet de l’ouvrage, il ne reste plus que 8.000 m3 environ à mettre en place. Pour cela les matériaux livrés par la rampe intérieure, sur un dernier palier en encoche, sont élevés à l’aide d'une tour de levage en bois. Cette méthode est parfaitement adaptée puisqu’à partir de ce niveau les blocs, plus petits, sont désormais calibrés.
Quand au pyramidion, d’une quinzaine de tonnes, il est introduit à l’intérieur de la pyramide avant le démontage de la rampe extérieure ; il est ensuite élevé sur lui-même grâce à une machine spéciale composée de 4 pieds en bois se rejoignant au sommet. Le pyramidion, suspendu par des cordes à l’intérieur de cette machine, est surélevé d’assise en assise par rotation et torsion des cordes. Cette « chèvre » est ensuite elle-même surélevée au niveau de chaque nouvelle assise construite sous le pyramidion.

Le système à contrepoids

Le déplacement des énormes poutres et chevrons de la Chambre du Roi est assuré par un ingénieux système à contrepoids qui est utilisé pendant deux phases : la première pour hisser les blocs jusqu’à une aire de stockage provisoire aménagée en partie sud de l’assise au niveau + 43m (base de la Chambre du Roi), la seconde pour leur mise en place définitive à la hauteur des multiples plafonds.

Le principe est de réduire l’effort nécessaire pour monter les poutres et chevrons, de remplacer un halage continu par de brèves et fortes tractions et de faire manœuvrer les attelages à l’horizontal au niveau de l’assise concernée.

La combinaison de ces éléments est très avantageuse car:

- la force restituée par le contrepoids aide à tracter la charge à monter
- les hommes, n’ayant pas à élever leur propre corps sur une rampe, peuvent fournir un effort bref (2 mn) très important (plus de 60kg chacun) avec des pics instantanés encore plus important pour compenser les frottements au démarrage.
- les attelages sont réduits, donc facilement coordonnables, et disposent de beaucoup d’espace.

Ce système est basé à partir des composants suivants :

- un contrepoids glissant dans la Grande Galerie suivant une pente de 26,2°
- pour la première phase, la rampe extérieure sur la face Sud équipée de son socle central formant chemin de halage et d’un espace de traction horizontal sur la 50ème assise (niveau + 43m). L’arrivée de la 3ème volée de la rampe intérieure au même niveau permet un approvisionnement complémentaire.
- pour la deuxième phase, une rampe spéciale, d’une pente de 26,2°, élevé dans la face Sud d’une pyramide intérieure érigée au fur et à mesure des besoins autour de la Chambre du Roi pour la mise en place définitive des poutres et chevrons et d’un espace de traction horizontal sur l’assise correspondante à chaque plafond

Pour la montée des monolithes vers l’aire de stockage, le contrepoids est réarmé avant chaque traction puis relié à la charge à monter par l’intermédiaire d’un ensemble de cordes segmentées, tel une chaîne d’arpenteur.
Cela créé un cycle réarmement/traction qui est répété autant de fois qu’il est nécessaire, la longueur de course du contrepoids (environ 39m) déterminant la longueur des segments et donc d’une traction. Après chaque traction un segment de la « chaîne » est supprimé, l’ensemble raccourcissant d’autant.

Pour la montée des monolithes à chacun des niveaux des plafonds, un seul cycle est nécessaire, le dénivelé maximum du contrepoids dans la Grande Galerie (17m) correspondant exactement à la hauteur maximale à atteindre depuis l’aire de stockage

Le système est d’abord expérimenté pour la construction du toit de la Chambre de la Reine (celle-ci étant, entre autre, une maquette grandeur nature in situ), et ses composants sont constitués du couloir ascendant (26,2°) pour le contrepoids, pour la première phase de la rampe extérieure parvenue au niveau + 21m et pour la deuxième phase d’une première rampe spéciale dans la face Sud de la pyramide intérieure érigée autour de la Chambre de la Reine. L’arrivée de la 1ère volée de la rampe intérieure au même niveau que la Chambre de la Reine permet un approvisionnement complémentaire.

L’alignement des murs Est de tous les ouvrages à l’intérieur de la pyramide et le décalage de 7,20 m des axes des couloirs vers l’Est s’explique ainsi : les monolithes arrivent tous sur le même côté de la Chambre à construire (de la Reine puis du Roi) et sont ensuite ripés latéralement et de façon dégressive vers l’Ouest jusqu’à couvrir la totalité de celle-ci.

Le contrepoids est à poids variable. Il est composé de 3 gros blocs de granite sertis dans un chariot à patins glissant sur les banquettes latérales de la Grande Galerie, les blocs étant suspendus dans la tranchée crée entre les 2 banquettes. L’ensemble pèse 17 t mais son poids peut être augmenté en fonction des besoins par l’apport de 1, 2 ou 3 blocs complémentaires de 2,5 t chacun ; le maximum opérationnel est de 24,5 t.
Le chariot est équipé de « cliquets » d’arrêt destinés à s’engager dans des « mortaises » taillées à distance régulière (2 coudées) dans les banquettes. Deux rails de guidage, au niveau du troisième encorbellement, assurent le maintien en ligne du chariot.
Les cordes de réarmement du contrepoids et de restitution de force passent, pour la première phase, par la Chambre des Herses, puis pour la deuxième phase, par des socles supports de rouleaux construits les uns au dessus des autres au fur et à mesure de la construction des plafonds.
Pour éviter un conflit avec le plafond de la Grande Galerie et à cause de la cinématique des cordes dans le plan vertical, celle-ci reste à ciel ouvert pendant tout cette partie des travaux, étant prolongée par une tranchée de rehaussement ; ainsi se trouve justifiée la grande largeur des dalles en partie haute, celle-ci étant inhabituelle pour une voûte en encorbellement. En fin d’utilisation la Grande Galerie est recouverte par ces dalles descendues verticalement depuis le bord supérieur de la tranchée de rehaussement et posées suivant une technique particulièrement adaptée ; une fois toutes les dalles posées, la tranchée de rehaussement est alors comblée.

Pour le réarmement du contrepoids, il faut, en fonction du poids sélectionné et du niveau de plafond atteint, au maximum 80 hommes. Quand à la montée des charges et toujours en fonction du poids de celles-ci, il faut au maximum 60 hommes pour la première phase, et entre 60 et 120 hommes dans la deuxième. Ces chiffres montrent des attelages tout à fait coordonnables (cf. bas relief de Deir el-Bercheh), alors qu’il faut, sans contrepoids et sur une pente à 8%, 630 hommes pour haler une charge de 63 t telle qu’on en trouve dans les plafonds de la Chambre du Roi, ce qui est inconcevable.

Le chariot est démonté en fin d’utilisation et ses composants sont évacués par la rehausse, hormis les 3 gros blocs de granite qui restent dans la glissière de la Grande Galerie : ils vont finir comme bouchons en bas du couloir ascendant.

Conclusion

Ce système logique et cohérent, on l’a vu, résout parfaitement tous les problèmes rencontrés dans la construction d’un tel ouvrage, et ne fait appel qu’à des outils et techniques connus à cette époque. C’est le seul qui permet d’utiliser définitivement la majeure partie des matériaux extraits des carrières et nous savons que les Egyptiens étaient très soucieux de ne pas gâcher ceux-ci, les outils à leur disposition s’usant très rapidement. La rampe extérieure permet, même en s’arrêtant au niveau + 43m, d’approvisionner tous les monolithes et de réaliser 70% de la pyramide, grâce à la construction de la pyramide intérieure autour et au-dessus de la Chambre du Roi jusqu'au niveau + 68m. La rampe intérieure permet, en réutilisant par ailleurs une grande partie des matériaux provenant du démontage de la rampe extérieure, la réalisation de la partie manquante entre le niveau + 43m et le niveau + 68m, puis de continuer l’élévation de la pyramide ; au niveau + 130m les machines prennent alors le relais pour les dernières assises, la rampe intérieure continuant à alimenter le chantier.

Le chantier est exécuté en continu, en flux tendu, puisque les rampes, suivant cette conception, sont en permanence utilisables. La pyramide est autonome du début à la fin, s’auto alimentant dans sa dernière partie. Les conditions de contrôle de l’élévation sont optimales car aucune structure ne masque les arêtes, les diagonales et les bords de la pyramide, et les assises sont réalisées horizontalement couche par couche ; un nivellement général n’intervient seulement qu’au niveau de chaque nouveau palier, permettant le traçage de la volée suivante de la rampe. La majeure partie du ravalement est effectué au cours des travaux, seuls les blocs des vingt dernières assises, de l’entrée, des encoches et des appuis de la coursive extérieure sont ravalés en fin de chantier.

Par ailleurs on sait aussi qu’à cette époque les chaldéens pratiquaient également le même principe pour leurs ziqqourats de forme tronconique, la rampe en spirale servant à les construire faisant partie intégrante du monument, n’étant pas édifiée provisoirement. En raison des surfaces planes des faces de la pyramide égyptienne, la seule solution sûre et facile pour faire tourner les traîneaux dans les angles était d’intégrer une rampe droite à l’intérieur de la pyramide et de créer des paliers en encoche dans les arêtes. Ainsi la rampe intérieure en spirale faisait aussi partie intégrante du monument.

Enfin, le gigantisme de la Grande Galerie, enserrée entre 2 étroits couloirs, est ainsi justifié par son rôle de glissière d’un contrepoids aidant à réduire l’effort nécessaire pour monter les monolithes et le mystère du stockage des bouchons est lui aussi résolu puisque ceux-ci ont eu un rôle actif pendant de nombreuses années.

Ingéniosité, simplicité, parfaite organisation de chantier et économie de matériaux:
Tout le génie de Kheops!