Brevet FR2323824A1 — publié le 19770408

La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de confection de parois de soutènement du type berlinois, permettant d'éten dre le champ d'application de ces types de parois de soutènement, à des terrains sans cohesion,saturésounon,gans recourir à des procédés compliqués consistant à forer les trous de scellement des profilés métalliques ou éléments préfabriqués destinés 8 former l'ossature desdites parois, soit è l'abri d'un tube protecteur provisoire, soit è l'abri d'une boue bento -nitique assurant le maintien des parois de forage dans lesdits terrains saturés. On sait, en effet, que l'évacuation des déblais liquides, de meme que la substitution de la boue par du béton et le recyclage d'une telle boue bentonitique, constituent des opérations délicates rendant très cos- pliquée l'exécution de parois berlinoises de type classique, dans de tels terrains. On connait, par ailleurs, des méthodes de forage pour la confec tion de pieux en béton sans armature, utilisant des vis creuses de longueur au moins égale à la profondeur totale des forages à réaliser et recourant à un-retrait desdites vis de forage à la verticale, effectué au moyen d'un treuil de puissance limitée coopérant avec une injection simultanée de bé ton sous pression par la partie centrale desdites vis creuses, un tel pro cédé provoquant un cisaillement du terrain dans lequel ont pénétré ces vis,au fur et à mesure de leur retrait, le long d'orifices cylindriques qui sont remplis simultanément de béton, tandis que les déblais entrainés par cette vis entre ses différentes spires, sont remontés et éjectés au dessus du.niveau initial du sol. L'adaptation de telles méthodes de forage aux procédés connus de confection de parois berlinolses, n'était pas possible à première vue, car jusqu'ici > les procédés de forage à la vis creuse n'avaient été utilisés que pour réaliser des pieux moulés sans armature, à partir de bétons de viscosité relativement importante, dans lesquels il était impemsable de faire descendre par gravité des éléments préfabriqués ou des profilés mé talliques susceptibles de servir ensuite d'ossature pour la fixation de coffrages intercalaires en vue de la réalisation de parois de soutènement du type dit "berlinois". Par ailleurs, dans les procédés usuels de réalisation de parois de soutènement de ce type, lesdits profilés métalliques ou éléments préfa briqués sont placés dans les forages destinés à les recevoir, exécutés dans certains cas par les procédés compliqués auxquels il a été fait allu sion plus haut, avant de couler successivement dans ces forages deux bétons de qualités respectives différentes,destinés à assurer le scellement de ces éléments préfabriqués ou de ces profilés métalliques dans le sol entourant lesdits forages, ce qui exclut la possibilité d'utilisation du procédé susvisé de forage par vis creuse avec injection simultanée de béton au cours d'un retrait vertical de ladite vis creuse. Une caractéristique importante du nouveau procédé selon llinven- tion, réside dans le fait qu'on substitue au béton de qualité normale qui est habituellement prévu à la base desdits forages, pour assurer un scellement particulièrement solide desdits éléments préfabriqués ou desdits profilés métalliques à leur partie inférieure, et au béton dit "maigre", de résistance mécanique réduite,utilisé sur la plus grande partie de la hauteur de ces forages, en vue de pouvoir dénuder ensuite aux endroits voulus lesdits éléments préfabriqués ou lesdits profilés mEtalliques, de façon à pouvoir y fixer au moment opportun les coffrages intercalaires desdites parois de soutènement de type berlinois, un coulis ternaire de type connu, à base de ciment, de bentonite et de sable, sélectionné parmi des coulis ternaires de viscosité suffisaniient faible pour permettre,avant la prise desdits coulis, une descente par gravité desdits éléments préfa briqués ou desdits profilés métalliques dans la masse encore fluide dudit coulis, qui remplit lesdits forages, et a-yaun dosage approprié en ciment et en eau permettant de retarder le début de la prise de ce coulis, avec ou sans adjonction d'un-retardateur de prise, et d'obtenir, après cette prise, une résistance mécanique suffisante pour assurer un scellement correct dans le sol desdits éléments prEfabriqués ou desdits profilés métalliques, tout en permettant de dénuder ces éléments ou ces profilés pour y fixer lesdits coffrages intercalaires. Il y a lieu de remarquer par ailleurs, qu'en raison de la composition ternaire du coulis précité et de la variation de la vitesse de sédimentation des différents constituants, en-fonction des dimensions de ces éléments constitutifs, les particules solides contenues dans ledit coulis, ont tendance à s'agglomérer davantage vers la partie inférieure desdits forages, en libérant une quantité d'eau libre accrue. Ce phénomAne,connu sous le nom de ressuage-sédimentation,consti- tue un élément favorable dans la mise en oeuvre du nouveau procédé, ot l'intensité des efforts à supporter est plus grande au voisinage de la partie inférieure desdits forages, ce qui explique d'ailleurs l'utilisation de béton normal pour la partie basse des forages, dans les procédés habituels de confection de parois berlinoises. Grace à l'utilisation de ce coulis ternaire de viscosité réduite, aux lieu et place d'un béton destiné à former des pieux moulés, sans armature, il devient possible de mettre en place par gravité lesdits élé ments préfabriqués ou lesdits profilés métalliques une fois les forages remplis dudit coulis, mais, bien entendu, avant la prise de ce coulis. Une autre caractéristique intéressante du nouveau procédé selon l'invention, réside dans la prévision,sur un atelier~de forage à vis creuse de préférence de type bile, d'un deuxième treuil destiné à maintenir la partie supérieure desdits éléments préfabriqués ou desdits profilés mé- talliques au cours de leur descente à la verticale à l'intérieur dudit coulis. I1 est possible, sans que cela soit obligatoire, de ménager le moteur du treuil de remontée d'une telle vis creuse > et de réduire sa puisstance, en prévoyant, sur l'atelier de forage à vis creuse utilisé, les dispositifs de protection prévus sur l'installation de réalisation de pieux en béton sans armature moulés dans le sol, qui est décrite dans le brevet français2.O49.676 acquis par la demanderesse, et qui correspond à la demande PAREZ 69 20064 du 17 Juin 1969. De tels dispositifs permettent de réduire l'effort à fournir par le treuil de relevage de la vis creuse pour effectuer son retrait à la verticale, en utilisant surtout une injection de béton sous pression pour provoquer ce relevage. Il va de soi, que la substitution d'un coulis de remplissage au béton prévu dans ledit brevet, ne modifie en aucune façon les conditions de pression d'injection à remplir pour atteindre le résultat recherché. Les caractéristiques de la présente invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre du procédéSselon l'invention, mode de mise en oeuvre donné à titre drexew~ ple non limitatif et décrit en se référant au dessin annexé sur lequel - la fig.l est une vue en élévation schématique d'un atelier de forage à vis creuse permettant d' enfoncer par rotation une vis creuse et de la relever à la verticale, et comportant un dispositif à glissière assurant le guidage à la verticale de la partie supérieure de ladite vis, cet atelier étant représenté au cours de la phase d'enfoncement de cette vis - la fig.2 est une vue du même atelier de forage après relevage partiel de ladite vis creuse et éjection de déblais logés dans la partie supé- rieure de cette vis au-dessus du niveau initial du sol ; - la fig.3 est une vue en-élévation du même batelier de forage, un peu déplacé par rapport au forage correspondant, au cours de la phase de descente d'un profilé métallique ou d'un élément préfabriqué à l'intérieur dudit coulis de remplissag e,préa lab lement injecté sous pression dans ledit forage au cours de la phase de relevage illustrée par la figure 2. et la fig.4 est une vue du même atelier de forageaprès descente complète dudit profilé métallique, ou dudit élément préfabriqué dans ledit coulis, et désolidarisation de ce profilé ou de cet élément par-rapport au treuil de maintien de sa partie supérieure au cours de sa descente par gravité dans ce coulis. On voit sur la figure 1 que la vis creuse 1 est suspendue à une potence 2, susceptible de coulisser sur un rail vertical 3 d'une armature de soutènement 4 solidaire d'un atelier de forage 5 pouvant aisément se déplacer d'un forage au suivant. On comprend, que cette vis creuse, maintenue à sa partie supérieure par la potence 2, reposait d'abord sur le sol par sa base, avant de pénétrer, par vissage dans le sol, sur une partie de sa hauteur,visible en la à la partie inférieure de ladite figure 1. L'alésage médian de la vis creuse 1 est relié, par l'intermédiaire d'un manchon 6 muni, de façon connue en soi, de joints d'étanchéité, à une canalisation 7 d'injection d'un matériau approprié, qui, dans le cas de forages effectués en vue de réaliser des pieux moulés en béton, est constitué par un béton de composition normale, tandis que, dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, cette canalisation d'injection sert à injecter un coulis ternaire de scellement d'éléments préfabriqués ou de profilés mB- talliques destinés à former 1' ossature desdites parois de type berlinois. I1 va de soi, que, pendant la descente de la vis 1, qui est mise en rotation au moyen d'un moteur 8, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 9, aucune injection de coulis n'est effectuée par l'intermédiaire de ladite canalisation 7, la pénétration progressive de la vis 1 pouvant s'accompagner simplement d'un très léger gonflement du sol au niveau de ladite vis, correspondant au volume partiel de cette vis creuse qui a pénétré dans le sol. Le moteur 8 est alimenté par l'intermédiaire d'une canalisation souple 10. La potence 2 est reliée, par l'intermédiaire d'une poulie 11, d'une boucle de cable 12, de deux poulies de renvoi 13 et 14 et d'un câble de liaison 15, à un treuil monté sur l'atelier 5. Bien entendu, ce treuil ntest pas alimenté pendant la descente de la vis 1, le câble 15 étant simplement freiné de façon à permettre néanmoins la descente progressive de la potence 2 et de la vis creuse 1 au fur et à mesure de l'exécution du forage par rotation de ladite vis. On a représenté en traits mixtes sur la figure 1, le câble 16 d'un deuxième treuil, dont l'utilité sera précisée à propos de la figure 3. Si l'on examine maintenant la figure 2, il est facile de comprendre, qu'au cours du relevage à la verticale de la vis creuse 1, le moteur 8 est arrêté, tandis qu'on utilise le cible de treuil 15 pour procéder audit relevage, qui est effectué en mewme temps qu'on injecte du coulis sous pression par la canalisation 7 qui est en communication avec la partie supérieure de l'alésage central de la vis 1J entre les deux joints d'étanchéité précités. Comme on l'a déjà dit précédemment, la puissance du treuil dont la cable est visible en 15, peut être réduite dans des proportions notables si l'on injecte simultanément ledit coulis à une pression suffisante pour que ce soit surtout cette injection de coulis sous pression qui soulève la vis 1, et que la puissance d'appoint demandée au treuil de relevage soit assez réduite, ce treuil n'étant alimenté que dans la mesure ou la pression du coulis injecté par la canalisation 7 est déjà presque suffisante pour soulever ladite vis 1. On a représenté en 17 sur la figure 2, un petit. monticule de déblais remontés entre les spires de la vis 1 au fur et à mesure de son relevage, et qu'il est facile de séparer de ces spires dans la partie de la vis 1 qui émerge du sol. I1 est facile de comprendre > que l'alimentation du moteur 8 est également assurée par l'intermédiaire d'une canalisation souple 10, dont la partie supérieure descend ou remonte progressivement comme le moteur 8, au cours de la descente ou du relevage de ladite vis. Dans la position da l'atelier 5, qui est représentée sur la figure 3, ltinjection de coulis par la canalisation 7 est terminée, la vis 1 est entièrement sortie du sol et l'atelier 5 a été déplacé pour amener les câ- bles de suspension 16a du deuxième treuil au niveau de lraxe géométrique du forage obtenu au cours de l'opération de relevage illustrée par la figure 2. La vis 1 se trouve donc décalée vers la droite par rapport à la position qu'elle occupait pendant les deux phases opératoires précédentes illustrées respectivement par les figures 1 et 2. Bien entendu, au cours de la phase opératoire illustrée par la figure 3, le cible 15 du treuil de relevage n'est plus utilisé , la vis 5 reposant sur le sol dans sa position haute. Le cable 16 et le câble de suspension 16a, sont connectés à un treuil qui tend à freiner la descente par gravité d'un profilé métallique ou d'un élément préfabriqué 18 à l'intérieur du coulis 19 qui remplit le forage 17a,et qui est encore à l'état fluide. La résistance de ce coulis à la descente de l'élément 18, est déjà suffisamment élevée pour que le couple résistant à appliquer au câble 16 soit de valeur extremement réduite. Néanmoins, la prévision d'un deuxième treuil et d'un ensemble de poulies de renvoi du câble 16 sur un atelier de forage à vis creuse prévu habituellement pour la réalisation de pieux moulés en béton, est une des caractéristiques importantes du nouveau procédé et de l'appareillage destiné à permettre sa mise en oeuvre. Dans la position illustrée par la figure 4, l'atelier 5 a été déplacé un peu plus loin du forage 17a,à une distance prévue par exemple pour y pratiquer un forage voisin, le coulis de scellement 19 des éléments ou profilés 18, présentant, après sa prise, une résistance mécanique suffisante pour lui permettre de jouer son-role d'agent de scellement, mais également suffisamment faible pour permettre de dénuder les éléments 18, de façon à pouvoir fixer sur ces éléments doecoffrages intercalaires, au fur et à mesure de la descente desdits terrassements, et à constituer ainsi lesdites parois de soutènement. On va donner ci-après quelques exemples de coulis de scellement, utilisables pour la mise en oeuvre dudit procédé, ainsi que quelques renseignements sur les résistances à la compression simple, qui sont nécessaires pour assurer un scellement convenable desdits éléments d'ossature, en particulier à la partie inférieure des forages, où la résistance mécanique du coulis après sa prise, est plus élevée qu'à la partie supérieure, en raison du phénomène de ressuage-sédimentation auquel il a été fait allusion plus haut. Dans la plupart des cas, il est suffisant d'obtenir des résistances à la compression simple de l'ordre de 10 à 20 bars, et il est possible d'adopter néanmoins un rapport ciment C relativement peu élevé, à la eau E condition d'améliorer toutefois la résistance mécanique des coulis dans certaines limites, par l'adjonction de sable, ce qui favorise également de façon notable le processus susvisé de ressuage-sédimentation, et procure de ce fait un accroissement notable de résistance mécanique du coulis à la base desdits forages. On va donner cia-près, à titre d'exemples non limitatifs, deux compositions de coulis pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. ler exemple 3 On utilise par m de coulis 860 litres d'eau, soit 69 7. du poids total, 230 Kg de ciment IAFARGE du type CLR 325, 30 Kg de bentonite, soit 2,4 % du poids total et 123 Kg de sable représentant sensiblement 10 % du poids total. On obtient un coulis ayant une densité égale à 1,24 tonne/m3 avec un C égal à 0,27 et un B égal à 0,035. E E La viscosité mesurée au cône M4rsh est de 37 stokes, ce qui permet la descente par gravité desdits profilés métalliques ou desdits éléments préfabriqués dans ledit coulis. Le début de prise VICAT est obtenu après 24 à 30 heures, et la fin de la prise après 2 jours et demi, le taux de ressuage étant de 10 %. On obtient une résistance moyenne à la compression simple de 5,3 bars au bout de 7 jours, et de 12,9 bars au bout de 28 jours. 2ème exemple 3 On utilise par m de coulis 846 litres d'eau, 267 Kg de ciment également du même type CIR 325, 45 Kg de bentonite et 121 Kg de sable. On obtient un coulis de densité égale à 1,28 tonne/m3 avec un C E égal à 0,31 et un B égal à 0,053. E La viscosité obtenue est de 39 stokes au lieu de 37 dans le premier exemple. Le début de prise VIVAT est obtenu après 24 à 32 heures, et la fin de la prise après 2 jours, le taux de ressuage étant de 7,5 %. On obtient une résistance moyenne à la compression simple de 7,6 bars au bout de 7 jours, et de 24,6 bars au bout de 28 jours. I1 est bien entendu, que l'on peut apporter au mode d'exécution d'atelier de forage qui vient d'etre décrit, divers changements, perfectionnements ou additions et que lton peut remplacer certains éléments par des éléments équivalents, sans altérer pour cela l'économie générale de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Procédé de confection de parois de soutènement du type berlinois comportant, pour la réalisation des forages destinés à permettre ensuite la mise en place d'éléments préfabriqués ou de profilés métalliques susceptibles de constituer l'ossature desdites parois de soutènement, l'emploi d'une vis creuse de longueur sensiblement égale à la profondeur desdits forages, avec injection sous pression, par l'ame de ladite vis, pendant son extraction à la verticale, d'un produit susceptible de remplir l'espace laissé vide au-dessous de ladite vis, et de subir ensuite une prise lente, ledit procédé étant caractérisé par le fait : qu'on injecte, aux lieu et place d'un béton, un coulis ternaire de type connu, contenant de la bentonite et du sable, coulis sélectionné de façon à présenter, avant sa prise, une viscosité au plus égale à 40 stockes mesurée au cône Marsh, et à posséder, au bout de 25 jours de durcissement après la fin de sa prise Vicat, une résistance mécanique au moins égale à 10 bars ; qu'on utilise un atelier de forage à vis creuse équipé d'un deuxième treuil et aisément déplaçable, de façon à pouvoir freiner et guider, au moyen de ce deuxième treuil, une descente verticale par gravité desdits éléments d'ossature à l'intérieur dudit coulis ternaire préalablement injecté dans lesdits forages ; et qu'on laisse ensuite prendre le coulis, jusqu'3 ce qu'il ait acquis la résistance mécanique requise, avant d'effectuer les terw rassements prévus et de fixer sur ces éléments d'ossature, de façon connue en soi, les coffrages intercalaires desdites parois de soutènement au fur et à mesure de la descente des terrassements. 2. Procédé de confection de parois du type berlinois suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise un coulis ternaire présentant, au cours de sa prise, un taus de ressuage au moins égal à 6 %. 3. Procédé de confection de parois du type berlinois suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait : qu'on utilise un atelier de forage à vis creuse équipé d'un treuil d'extraction et d'un capteur sensible à un paramètre d'écoulement dudit coulis,connect8; de façon à ne permettre d'alimenter le moteur dudit treuil d'extraction, que lorsque la valeur du paramètre d'écoulement dudit coulis qui est détecté par ledit capteur, tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé.