Brevet FR2196422A1 — publié le 19740315

Ces dispositions concernent essentiellement la technique de moulage et le dispositif utilisé qui comprend : Un tube, de pré férence métallique, en un ou plusieurs tronçons, selon la longueur du pieu à obtenir (fig. I) avec joints étanches ( 2 fig. 2) et à la base duquel on dispose un ou plusieurs vibrateurs (3 fig. I et 3 fig. 3) selon la section du pieu à obtenir. Pour la clarté de la d@scription nous ne parlerons que d'un seul vibrateur et de deux exemples d'application, le principe restant toujours le m & e : Vibration du béton de construction du pieu, sous la base du tube ou en partie, lors de la remontée de ce dernier, le vibrateur étant ainsi engagé en partie ou en totalit' dans le béton à la place meme que celui-ci doit difinitive- ment occuper et que préalablement et simultanément il suce dans le tube vers le bas et repousse en le comprimant par vibration contre le sol environnant. Dans le même but nous n'exposerons l'application de ces dispositions qu'aux Pieux à Vis puisqu'elles sont applicables égale- nient à tous les pieux fabriqués dans le sol par l'utilisation d'un tube ou fourreau temporaire. Ces dispositions ont pour but d'6viter tout accrochage de béton dans le tube, soit dû à la présence d'une armature, soit par colmatage sur les parois, ou quelles qu'en soient les causes et de remédier aux malfaçons signalées jusqu'à ce jour dans la fabrication des pieux classiques N in situ " . Elles permettent une haute compression du béton et de ce fait son refoulement , d'abord dans les sillons tracés par les filets de vis, au fur et à mesure de la remontée du tubé, également dans tous les vides pouvant exister dans le sol à proximité du tube et quelle que soit la cause de ces vides.Ainsi la section du pieu s'en trouve aug augmentée par rapport à celle du tube employé, ces résultats se complètent par la compression du sol par poussée latérale du béton jusqu'au moment où il y a équilibre. Ces particularités permettent d'en envisager l'emploi avec avantages à toutes fondations prévues sur pieux et spécialement aux fondations antiséismiques,compensées, ainsi qu'au renforcement de fondations existantes ou de reprise en sous-oeuvre. Dans les dispositifs connus le béton est pilonné, vibré ou soumis à l'action de l'air comprimé dans le tube pour être refoulé dans le vide laissa par le retrait de ce dernier, le pieu obtenu étant de diamètre sensiblement égal à celui du tube retiré par traction tandis qu'une des principales caractéristiques de l'invention consiste à aspirer le béton à la place qu'il doit occuper, de le vibrer hors tube, c'est-à-dire hors coffrage aussitôt qu'il y a été amené par suçage dû à la vibration, avec tous les avantages que comporte ce procédé sur ceux employés jusqu'à ce jour. Par l'étanchéité des joints du tube et de sa base, le béton n'est plus exposé au délayage en cas d'exécution en dessous du nivean de l'eau. D'autre part, le retrait du tube par traction employé dans les procédés connus, pouvait provoquer une ou plusieurs coupures du pieu. En cas de vibration du tube les terres venaient se resserrer sur les parois extérieures de ce dernier rendant son retrait très laborieux. La vibration interne du béton en dehors du tube, telle que prévue par le brevet demandé, n'a que peu dtinfluence sur la vibration du tube. Entre autres avantages sur les Procédés connus, l'insertion des filets de vis expansés dans le sol sur toute la hauteur du pieu, communique au terrain environnant et selon a composition de ce dernier, une compression telle que l'armature peut être réduite au minimum, voir m & e supprimée, si le pieu n'a à subir aucun efort horizontal ou de traction. Ces particularités permettent l'obtention de pieux sains s sans risques de coupures, ni de délayage du béton an cas de fahri- cation en dessous du niveau de l'eau. Elles peuvent être utilisées avantageusement pour la fabrication de pieux en sable, ainsi que de pieux d'un diamètre supérieur à celui du tube servant à leur fabrication, ce qui a pour conséquence de réduire le poids et la valeur du matériel nécessaire à leur fabrication. Les nouvelles dispositions, objet de l'invention, ont pour but : le d'améliorer la fabrication des dits pieux en rapidité et qualité, en évitant en partie ou en totalité, les malfaçons constatées jusqu'à ce jour dans l'exécution des pieux de cette catégorie 2 d'en augmenter la force portante, ainsi que la résistance à tous les efforts auxquels un pieu peut être soumis, en obtenant par la compression une expansion non limitée par la présence dJun tube ou coffrage et une qualité jamais atteinte, avec l'assurance de fabriquer un pieu sain même sous l'eau. 30 La pression du béton sous l'effet de la vibration permet de comprimer le sol à la périphérie du pieu en fabrication, qui s' > incruste selon la nature du sol. 40 En raison des qualités qui leur sont propres, ces dispositions nouvelles permettent entre autre d'envisager l'utilisation des pieux fabriqués dans le sol avec plus de facilité et de chances de succès à tous les travaux de consolidation ou de renforcement de fondations insuffisantes, de reprise en sous-oeuvre. Egalement leur application aux fondations compensées dans les alluvions ré centes non consolidées,ainsi que pour les fondations sntiséiamiques L'ensemble des dispositifs pour parvenir aux resultats cher @@és, @omporte un tube (fig.I) en un ou plusieurs tronçons (Ifig.I) selon la longueur du pieu à obtenir, réunis par joints étanches dont n@us donnons ci-dessous un exemple @ndicatif, non limitatif1 ils sort @ntraînés en rotation, soit par leur partie supérieure (Procédé connus), soit par leur base dont nous donnons ici un exemple rjn croisillon fixé à l'intérieur du tube et au voisinage de sa base (5 fig.I et 5 fig.3) présente au centre une alvéole qui reçoit l'extrémité inférieure d'un mandrin d'entaînement de pré férence de section polygonale ( fig.I) dont l'extrémité supérieure est engagée dans la table de rotation de la machine à visser, l'ex- trémité inférieure dans le croisillon (5 fig.I) ce mandrin pouvant coulisser dans l'alvéols supérieure et inférieure, le vibrateur peut être placé à profondeur convenable. En cas d'emploi de plusieurs tronçons de tube, les extrémités des tronçons sont taillées On redents ou en queue d'aronde pour être solidarisées en rotation et verticalement (traction) Chaque extrémité reçoit un couronne soudée, de section rectangulaire (2 fig.2) formant embout. Sur les embouts juxtaposés est prévu un Joint d'étanchéité en caoutchouc (4 fig.2) serré par une ceinture an deux pièces, en feuillard (7 fig.I) Las extrémités des demiceintures sont assemblées par clavettes plates en forme de trapèze très allongé (8 fig.I) Plus ou moins enfoncées elles assurent le serrage du joint d'étanchéité et la solidarité transversale de l'assemblage. S'il s'agit de ioncer le tube par forage, sa base est ouverte Si le tube est foncé par compression au sol, ou si ce fonçage doit être accompagné d'une injection d'eau ou émulsion air et eau, sa base est formé d'un sabot amovible (9 fig.I) qui peut être en métal ou en béton armé (I5 fig.4)selon la nature du terrain à traverser Ce sabot peut s'enclancher à la base du tube par un système à baïonnette, procédé connu, ou tout autre moyen permettant ae l'a- bandonner dans le sol au premier effort de dévissage.L'étanchéité peut autre obtenue par le procédé suivant : le tube étant en place on y introauit une certaine quantité ae béton et on met le vibrateur en action.Il se constitue ainsi un bouchon réalisant une parfaite étanchéité du joint entre sabot et tube et aussi la jonction de la canalisation obtenue avec le manchon en caoutchouc désigné ci-dessous. Que le sabot soit en métal ou en béton, il est muni au moment de sa fabrication a'un tube de section égale à celle de la canalisation d'injection et jouant le rôle d'injecteur par tous moyens appropriés, il se Jonctionnera par exemple par un manchon en caout- chonc fixé sur la partie mobile de la canalisation et libre sur celle fixée dans le sabot. ( I3 fig. 3 ) I1 est prévu également sur ce dernier des crochets ou cavaliers nécessaires pour y fixer les extrémités des barres d'armature du pieu. ( 20 fig. 3 ) Cette armature sera constituée seulement par un frettage hélicoïdal au pas de la vis, les barres d'armature longitudinales étant supprimées pour le passage en rotation du dispositif de base pour l'entraînement du tube. En raison de la présence d'un vibrateur au centre du dispositif, la canalisation pour injection est divisée en 3 branches ou plus (trois pour la présente description) ( II fig. 3 ) qui se réunissent à nouveau dans un seul tube et de même section que celui fixé dans le sabot et servant de diffuseur( I4 fig. 3 ou tout autre moyen approprié, l'étanchéité étant obtenue comme indiqué ci-dessus par le bouchon vibré. Par ces dispositions le vibrateur fixé à l'extrémité inférieure du mancrin de vissage, se trouve dans une cage ou berceau constitué par les canalisations de dérivation (II fig.3) De préférence l'ensemble de ce dernier dispositif ne doit pas être entraîné en rotation par le dévissage du tube de fonçage. Il est monté sur une gaîne qui s'engage librement dans la canalisation du mandrin et c'est à la base de cette gaîne que le vibrateur est fixé, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un ressort. (2I fig.4) Ce vibrateur peut autre flottant, ce qui est d'autant plus facile à obtenir que les canalisations de dérivation solidaires de ce dernier, seront fabriquées en métal léger. Cet ensemble pourra être fixé à hauteur convenable et variablepar exemple par la position en hauteur du croisillon ( 5 fig.I ) dans le tube par la longueur de l'aiguille vibrante, celle d'un ressort de longueur convenable utilisé comme cale entre points y.z. En outre et pour faciliter la séparation de deux mouvements travail- lant dans le même but circonférentiel et linéaire, le manchon pourra s'engager dans la cahalisation du mandrin par 1' intermédiaire d'un roulement à billes fixé à la base du manchon (I0 fig.3 @ Ces variations dans les dispositions ci-dessus qui peuvent varier à 1' infini, sont indispensables pour obtenir la valeur de compression du béton désirée par rapport à la nature du sol où le pieu est fabriqué, qui sera d'autant plus élevée et crottra au fur et à mesure que le vibrateur s'engagera dans le béton. En plus le mandrin de section polygonale, glissant librement dans la table de rotation et dans le croisillon d'entraînement du tube, facilitera la mise en place du vibrateur à la place qu'il doit occuper. De toutes ces dispositions qui peuvent varier à l'infini,seul le principe est à retenir. En d'autres termes le béton peut être vibré à la compression souhaitée, en dehors de toute contrainte pour assurer sa pénétra- tion dans le sol hors du tube,ou encore la compression du sol environnant,ou les deux à la fois. Le manchon est fermé à sa base tout en livrant passage à la gaine pour l'alimentation du vibrateur. En plus, le dit manchon par sa fermeture de base supportera le vibrateur qui y sera fixé soit directement, soit par l'intermédiaire d' un ressort. Les canalisations de dérivation aboutissent sur un tube ter minas commun, ce dernier pourra se Jonctionner avec celui ris dans le sabot, servant de diffuseur, par un manchon an caoutchouc fixé sur la canalisation supérieure et libre sur celle inférieure, l'étanchéité étant assuré par le bouchon de béton déjà cité( La Jonction du sabot avec le tube peut, à titre d'exemple, être exécuté de la façon suivante : la partie supérieure du sabot est calculée, s'il est en béton, pour s'engager à l'intérieur du tube (I6 fig.4), au contraire s'il est en métal c'est le tube qui s'engagera dans la partie supérieure du sabot 3 dans cette partie sera fixés deux gouJons aux extrémités d'un diamètre passant par l'axe du pieu pour permettre en enclenchement à baïonnette,procédé connu, et la libération du sabot au premier mouvement de dévissage La canalisation pour injection comportera à sa base un clapet de pied à l'intérieur du renflement (I2 fig.3) pour éviter toute remontée d'eau lorsque l'injection sera terminée et toute remontée de béton au cours de la fabrication du pieu. Au cas de fonçage par injection, le tube étant fermi avec toua joints étanches, le fluide d'injection remontera à la surface du 801 le long de la paroi extérieure du tube avec tous les élé- ments terreux, argileux, sable fin, après avoir lavé les éléments trop lourds pour suivre ce mouvement. Ceux-ci restent en place et sont agglomérés par le béton au pieu et à mesure de la remontée du tube. Un autre procédé de vibration à la base du tube peut être employé sens en exclure tous autres pour profiter des mtmes avantages et parvenir aux mêmes buta. Il consiste à rendre solidaire du cable de relevage du tube la gaine contenant les canalisations alimentant le vibrateur, qu'elles soient électriques, mécaniques ou par air comprimé, ce qui permet au vibrateur d' Stre toujours dans sa même position de travail et au même niveau par rapport à la remontée du tube par le cable de traction avec lequel il se trouve @ynchromisé (I8fig.3) Pour maintenir le vibrateur dans l'axe du pieu il peut titre placé dans une cage (2@ fig.5 ) le me résultat peut titre obtenu en ca qui concerne la fabrication des Pieux à Vis avec le cable un treuil synchronisé avec le mouvement de dévissage. flans ce cas cet ensemble peut titre logé dans la canalisation du mandrin (I9 fig.3) Un autre procédé de synchronisation du louvoient circonférenti@l et liné aire se trouve obtenu automatiquement par le passage du croisillon (I7fig.3) entre les barres de l'armature hélicoîdale, à la même inclinaison que le pas de la vis. Par ce fait l'armature est touJours centrée dans l'axe du pieu et ne peut an être déplacée. Pour l'application de ces dispositions aux pieux classiques, la gaîne renfermant les canalisations alementant le vibrateur peut être fixée sur le cable de relevage qui sera placé au centre du tube. Â signaler t un bétonnage sans aucune solution de conti nuit', étant donné que le vibrateur reste toujours plongé dana le béton et qu'en cas d'arrêt de l'alimentation, à la reprise les deux couches sont vibrées ensemble. Ces perfectionnements et les avantages qui en sont la conséquence s'appliquent à tous les Pieux à Vis fabriqués dans le sol ainsi qu'à tous les pieux classiques de cette catégorie, donc à tous pieux de fondations où l'emploi de ces derniers est indiqué. Aux avantages déjà connus des Pieux à Vis, ces perfectionnements leur apportent une valeur technique plus élevée, une exécu- tion plus rapide, une plus grande facilité d'emploi et de beaucoup plus étendue qu'on ne l'avait pensé de prime abord. s cela viendra s'ajouter des économies puisqu'il a déjà été constaté qu'un Pieu à Vis, toutes proportions gardées, supportait des efforts supérieurs aux pieux classiques à parois lisses ou même rugueuses. En raison de l'insertion de tels pieux dans le sol qui leur permet de faire corps avec ce dernier, ils peuvent être utilisés avec avantages pour l'exécution de fondations compensées dans les alluvions récentes non consolidées. S'ils sont employés isolément, ils pourront être également utilisés pour la construction de fondations antiséismiques . raison de leur incrustation dans le sol, ils se trouveront entras nés sans dommage dans les mouvements ou vibrations de l'écorce terrestre. Dans ce cas, ils ne seront plus reliées entre eut à leur partie supérieure qui sera élargie en tous sens (champignon) Ce champignon pourra comporter un évidement ou cuvette (23 fig.6 ) à sa partie supérieure dans laquel on placera un joint ou matelas destiné à isoler les constructions des secousses sismiques qui les détruisent, étant entendu que pour cela leA constructions devront reposer de tout leur poids sur le dit joint ou matelas, à l'instar des Procédés utilisés pour la dilatation des ponts sur rouleaux qui pourraient être remplacés par des billes (24 fig.6) ou toutes autres matières qui, par leur mouvement et leur élasticité,seraient de nature à jouer ce rôle. En d'autres termes, les fondations vibreront avec le sol sous les constructions, qui ne seront plus intéressées par les mouvements de ce dernier. Le but poursuivi : Profiter de la cohésion des Pieux à Vis fabriqués dans le sol, avec ce dernier, pour l'exécution de fondations capables de supporter les constructions en les isolant des vibrations et des mouvements du sol. Les tremblements de terre seuls pourront être juges de l'efficacité de ces dispositions. Dotés de ces derniers perfectionnements, les possabilités d'emploi sont tellement nombreuses et variées, qu'il est impos ble de les prévoir toutes, leur grande souplesse et leur facilité d'emploi permettent de résoudre une infinité de problèmes qui se présentent en matière de fondations. R E V E N D I C A T I O N S I . Dispositif permettant la construction de Pieux à Vis dans le sol, en béton armé ou non, par vibration du béton placé tout ou partie en dessous la base du tube employé pour son exécu tion. 2 . Dispositif selon la revendication I permettant de sucer le béton jeté dans le tube par sa partie supérieure pour la placer au niveau choisi pour la fabrication du pieu par vi bration tout ou partie hors tube, caractérisé par le fait que les opérations I et 2 sont simultanées. 3 . Bétonnage des Pieux à Vis ou non fabriqués dans le sol par un ou plusieurs vibrateurs placés à la base des tubes syn chronisés avec la remontée de ces derniers, soit par dévis sage, soit par traction,caractérisé par le fait que l'exten sion du béton et sa compression ne sont plus limitées par le tube Jouant le rôle de coffrage. 4 0 Dispositif selon la revendication 3 permettant la compression simultanée du béton et du sol au voisinage des pieux. 5 O. Dispositif selon la revendication 3 permettant la pénétrat:Lon du béton dans un sol hétérogène ou comportant des vidas , quelle qu'en sot la nature. 6 . Bétonnage avec taux de compression variable et réglable,selon la nature du sol et le but recherché selon la revendication4 7 . Utilisation des dits procédés pour la fabrication de tous pieux à vis ou classiques de cette catégorie caractérisé par le fait que le bétonnage s'effectue non dans le tube,mais en dehors de celui-ci réduit au rôle de canalisation pour l'approvisionnement du béton selon la revendication 2 . 8 . Bétonnage selon les revendications 4 et 5 permettant de comprimer le sol à la périphérie des pieux et de s'y incrus ter simultanement. 9 . Bétonnage selon revendication 6, taux de compression variable caractérisée par : ce résultat peut être obtenu par l'enga gement, plus ou moins grand, du vibrateur dans le béton placé à la base du tube. IO . Entraînement de l'ensemble du dispositif de base par un mandrin creux servant de canalisation au fluide d'injection actionné mécaniquement ou à bras d'homme. II . Bétonnage selon revendication 3 pouvant être ecécuté par un vibrateur flottant. I2 . Pieux pouvant être utilisés, isolément, à champignon évidé pour y placer un Joint ou matelas intermédiaire mobile ou élastique pour isoler les constructions des secousses séis- miques.