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DOCUMENTATION TECHNIQUE es techniques de fondations spéciales, exécutées par de

DOCUMENTATION TECHNIQUE es techniques de fondations spéciales, exécutées par des entreprises spécialisées, ont fait l’objet, ces dernières années, de très nombreuses innovations et évolutions catalysées par le développement et l’optimisation des formu- lations de nouveaux coulis et de nouveaux bétons, par le per- fectionnement des techniques de mise en œuvre, ainsi que par l’automatisation et l’amélioration de la fiabilité et de la préci- sion des matériels de chantier . Toutes ces évolutions ont été accompagnées par un souci constant des fournisseurs de matériaux et de matériels, des entreprises, des maîtres d’œuvre et des maîtres d’ouvrage, d’une prise en compte de plus en plus importante du respect de l’environnement et de l’amélioration de la sécurité des ouvriers sur les chantiers. La plupart des techniques de fondations spéciales nécessi- tent l’utilisation de matériaux à base de ciment, en particulier sous forme de coulis ou de bétons. Elles peuvent être regrou- pées en cinq principales familles : • les fondations profondes; • les parois moulées; • les écrans étanches; • le « jet grouting »; • les injections de sols. Les fondations profondes De nombreuses techniques de fondations profondes sont dis- ponibles pour réaliser les fondations de structures de génie civil, telles que par exemple des fondations de piles ou de culées d’ouvrages d’art. Elles se présentent sous forme de pieux, de barrettes, de puits ou de micro pieux. Les pieux sont Creusement d’un écran étanche avec une benne à câble. Les coulis et les bétons pour les fondations spéciales Les travaux de fondations spéciales regroupent de nombreuses techniques et procédés destinés à la réalisation de fondations d’ouvrages de génie civil et d’infrastructures routières, autoroutières et ferroviaires, d’excavation, de soutènement et de consolidation de sol et d’aménagements de toutes natures en site urbain. L T 97 en général forés. On distingue plusieurs types, selon la tech- nique utilisée pour les réaliser . • Les pieux forés simples : ces pieux sont réalisés par mise en œuvre du béton à l’aide d’une colonne de bétonnage, après mise en place d’une cage d’armatures dans un forage exé- cuté sans soutènement des parois. • Les pieux forés tubés : le maintien des parois est assuré par un tubage métallique provisoire. • Les pieux forés boue : le maintien des parois est dans ce cas assuré, pendant le forage, par une boue thixotropique à base de bentonite. L ’outil de forage, appelé « bucket », est de sec- tion circulaire. Après descente dans le forage d’une cage d’armature, l’excavation est remplie de béton à l’aide d’une colonne de bétonnage. • Les pieux forés à la tarière creuse : l’exécution est réalisée à l’aide d’une tarière. Le béton est mis en place au fur et à mesure de l’extraction du sol par la tarière. Les pieux peu- vent être aussi façonnés à l’avance sous forme d’éléments préfabriqués en béton armé, mis en place par battage ou vibro fonçage. • Les barrettes : leur exécution reprend exactement le principe de celui des pieux forés boue, mais s’en distingue par l’utilisation d’un outil de forage de forme différente, dite benne à câble, benne hydraulique, ou « fraise », qui confère à la fon- dationunesectionrectangulaire.Lecreusementdespuitsest, en général, effectué par des moyens manuels ou de petits matériels d’excavation. Les parois sont soutenues, au fur et à mesure du creusement, par des blindages. Après creuse- ment, la fondation est bétonnée à sec. • Les micropieux : ce sont des pieux de diamètre inférieur à 250 mm. Le forage est, en général, équipé d’armatures et rempli d’un mortier ou d’un coulis de ciment par gravité, au moyen d’un tube plongeur ou par injection. Si la nature du sol le permet, des micropieux en béton façonnés à l’avance peuvent être mis en place par battage ou fonçage. Pour toutes ces techniques de fondations, lorsque le niveau d’agressivité du sol est inconnu, on privilégie par précaution des ciments de caractéristiques complémentaires ES. Les parois moulées Les parois moulées sont des ouvrages de fondations en béton armé utilisées à titre de structure définitive pour la réalisation de nombreux ouvrages. Ancrées dans une couche résistante étanche, elles permettent d’excaver en toute sécurité sous la nappe phréatique. Les parois moulées sont résistantes et étanches. Elles assurent simultanément trois fonctions : soutènement, portance et étanchéité. La technique se prête à la réalisation d’une grande diversité d’ouvrages dans des sites et des conditions géotechniques très variées. Elle permet de réaliser des ouvrages de formes et de dimensions diverses jusqu’à des profondeurs très importantes. • Parois de soutènement pour murs latéraux de tranchées couvertes, de parkings souterrains, de murs de quai. • Parois circulaires pour la réalisation de bassins d’orage, de puits de ventilation de tunnels. • Grandes fouilles en site urbain en présence ou en absence de nappe phréatique. • Puits et enceintes cylindriques de grand diamètre à forte profondeur . • Tranchées en site urbain à l’air libre ou enterrées : voies autoroutières ou routières, voies ferréesou collecteurs. • Gares souterraines. • Fondations profondes et porteuses. • Bassins de rétention d’eaux pluviales (paroi circulaire ancrée dans une substructure étanche). 2 DOCUMENTATION TECHNIQUE La bentonite est une variété particulière d’argile (de la famille des smectites) qui se présente sous forme de poudre fine. Les particules de bentonite sont constituées d’assemblages de feuillets parallèles. En présence d’eau, et notamment en suspension, les molécules d’eau se fixent entre les plaques des feuillets chargés électriquement et séparés par un cation métallique ce qui provoque, en particulier, le gonflement important du grain de bentonite. Les suspensions de bentonite présentent des propriétés particulières : • aptitude à développer de la viscosité ; • aptitude à former, de manière réversible, un « gel » (thixotropie) ; • aptitude à constituer un seuil d’écoulement ; • propriétés colmatantes (aptitude à former un cake par filtration) ; • propriétés liantes et agglomérantes. Il existe plusieurs variétés de Bentonite régulièrement employées pour la réalisation de nombreuses techniques de fondations spéciales (forage de pieux ou de barrettes, exécution de parois moulées ou d’écrans étanches, creusement de tunnel, injection de consolidation de sol, etc.), sous forme de fluide de perforation, fluide de forage ou en mélange avec du ciment. Pour le creusement d’une tranchée ou le forage d’un pieu, la stabilité du terrain est assurée par une boue de bentonite. La poussée hydrostatique de cette boue compense la poussée des terrains et des eaux de la nappe phréatique. L ’application de cette poussée sur le terrain est rendue possible grâce à la formation sur la paroi de l’excavation d’un film étanche (le « cake ») constitué soit par les particules de bentonite accumulées par le phénomène de filtration (cas des sols peu perméables), soit par une frange de sol imprégnée de boue bentonitique (cas des sols perméables). Lorsqu’on colmate un sol avec un coulis de bentonite, on obtient un matériau souple, plastique et présentant une très faible perméabilité. LA BENTONITE 3 panneau primaire et secondaire (panneau primaire perforé en terrain vierge, panneau secondaire perforé entre deux panneaux primaires déjà perforés). • le curage du panneau par dessablage de la boue en circula- tion. • la mise en place des cages d’armatures et des dispositifs de joint (joint waterstop). Les cages d’armatures sont mises en place par éléments de 12 à 14 mètres de longueur . • le bétonnage par tube plongeur : le béton est mis en place à l’aide d’un tube plongeur ou de colonnes de bétonnage (en continu sans interruption) à partir du fond de la tranchée. Le tubeplongeurestremontéaufuretàmesureduremplissage. La boue est simultanément extraite par pompage et recyclée. Les matériels modernes de réalisation des parois moulées permettent de contrôler en continu l’épaisseur, la verticalité et le déplacement latéral de la tranchée en cours d’excavation. Des précisions de verticalité de 0,25 % sont aujourd’hui atteintes. La réalisation de parois moulées dans le sol implique un bétonnage au tube plongeur sous la boue, ce qui entraîne un certain nombre de contraintes : • la densité des armatures ne doit pas être trop élevée, de manière à garantir un bon enrobage des armatures; • lebétondoitêtreouvrablependanttouteladuréedubétonnage; La technique de réalisation de la paroi moulée comprend plu- sieurs phases : • la réalisation d’une prétranchée (protégée par une « murette » guide de 1 m à 1,50 m de hau- teur) qui garantit le nivellement de la paroi, assure la stabilité des terres en surface et sert de guide à l’outil de perforation. • la perforation du sol sous boue bentonitique à l’aide de bennes suspendues à un câble ou à un « kelly » où l’hydraulique joue un rôle croissant, ou bien à l’aide de fraises hydrauliques. Les dimensions des panneaux vont de 0,5 m à 1,50 m d’épaisseur, quelques mètres de largeur (3 à 7 m) et de 10 à 100 m de profondeur. La boue ou fluide de forage (sus- pension à base de bentonite et d’eau) est produite par une centrale de fabrication installée sur le chantier. Elle est déversée en permanence dans l’excavation au fur et à mesure de son avancement pour en assurer la stabilité. On opère généralement par uploads/Ingenierie_Lourd/ coulis-et-betons-pour-fondations-speciales-ct-t97.pdf