Les fouilles ont été entreprises dans le cadre d’un projet immobilier comprenant la construction de quatre immeubles locatifs avec parking souterrain sur deux parcelles jusque-là occupées par des jardins et des bâtiments agricoles. Le secteur, qui n’avait jamais été exploré, est situé dans le cœur historique de la ville, à peine 100 m en contrebas de l’abbatiale. Le site s’inscrit plus précisément dans le périmètre du bourg médiéval, entre un rempart partiellement conservé le long de la rue Derrière-la-tour et un rempart plus ancien arasé, dont le tracé supposé est restitué en bordure nord de la Grand-Rue. 

Les premières traces d’occupation de la zone remontent à la protohistoire. Elles sont matérialisées par un petit foyer à pierres chauffées, ainsi que par la présence de plusieurs tessons de céramique peu roulés provenant d’une couche enfouie à plus de 2 m de profondeur. Les caractéristiques typologiques d’un bord de céramique suggèrent une datation à l’âge du Bronze final, qui ne peut toutefois être confirmée.

La période romaine est représentée par quelques fragments de tegulae et de rares tessons de céramique retrouvés en position secondaire. Ils pourraient être en lien avec la fameuse villa Paterniaca identifiée sous l’abbatiale.

La principale occupation du site prend place au Bas Moyen Âge avec l’édification d’un vaste bâtiment de min. 33 x 17,5 m, interprété comme une grange. L’entrée, au sud, est précédée d’un pavement de galets correspondant à une cour. Les murs porteurs reposent sur d’imposantes fondations en tranchée étroite constituées de lits de galets et de boulets de rivière inclus dans un mortier riche en chaux. Les élévations, en appareil régulier, sont constituées de deux parements en pierre de taille et d’une fourrure de cailloux. Des fragments de tuiles forment localement des assises de réglage. Plusieurs trous de poteaux matérialisent la base d’une charpente sur laquelle reposait la couverture de l’édifice, constituée de tuiles creuses. Des foyers ont localement été aménagés à même le sol, exclusivement constitué de terre battue. L’ensemble a connu plusieurs restructurations marquées par des partitions internes et par l’ajout d’un local à l’angle sud-est. La rareté du mobilier, la simplicité des aménagements (absence de revêtements de sol, de poêles, d’escaliers, etc.), ainsi que la forte teneur en phosphates des sols, attestent la fonction agricole du bâtiment. 

L’ensemble est implanté sur une couche d’occupation grasse et très organique correspondant au concept de «terres noires ». Cette couche hydromorphe, entaillée de plusieurs fossés contenant localement des restes de cuir, a permis la conservation de nombreux éléments en bois (poteaux, poutres, piquets, planchettes, etc.). 

L’emploi exclusif de molasse dans les parements, la technique de construction mise en œuvre, ainsi que des données fournies par la dendrochronologie, indiquent que le bâtiment n’a pas été édifié avant le 14^e siècle. 

Vraisemblablement détruit par un incendie, il ne figure pas sur le plus ancien plan de cadastre de la ville, datant de 1697, ce qui fournit un indice quant à la durée de son fonctionnement.