Brevet FR2450911A1 — publié le 19801003

La présente invention concerne un procédé pour le blindage d'excavations à parois relativement rapprochées, telles que des fouilles étroites ou des puits de fonçage ou de creusement de galeries ou autres. Ce blindage est destiné à constituer un ou des murs de soutènement délimitant l'excavation et résistant à la poussée du sol pendant la durée limitée de la construction , au fond de l'excavation considérée, d'un ouvrage normalement enterré. Le brevet belge 509.248 décrit un procédé pour le calfatage de bâtiments contre l'infiltration d'eaux souterraines dans des fosses. Ce procédé consiste à construire un écran étanche relativement épais, se trouvant enterré et au contact du sol par ses deux faces, jusqu'à une profondeur suffisante pour s'opposer au passage de l'eau d'un côté vers l'autre ; cet écran s'étend à une certaine distance, 10 m par exemple, du front de l'excavation et ne permet par conséquent pas de retenir les terres ; il s'agit en fait d'une barrière d'étanchéité et non d'un mur de soutènement. Quoiqu'il en soit, le brevet belge précité enseigne un procédé pour construire un tel écran, procédé qui est repris et perfectionné pour construire le mur de soutènement de l'invention. Selon les phases communes de ces procédés aux fonctions et applications différentes, on creuse dans le sol une tranchée en substituant aux déblais, au fur et à mesure qu'ils sont enlevés, un mélange plus dense composé d'une liquide thixotrope et de ciment et remplissant cette tranchée, puis on plonge dans le mélange, lorsque la profondeur requise est atteinte, une armature. Un liquide dont les propriétés thixotropiques sont connues depuis longtemps et qui est utilisé par tous les spécialistes des travaux en sous-sol est constitué par un gel de bentonite dans l'eau. Selon l'invention, pour que le mélange précité reste plastique pendant au moins 12 heures et pour que le matériau obtenu après prise acquiert une dureté suffisante afin de résister à une pression locale de retenue, que ce matériau soit cependant relativement fragile afin de pouvoir être démoli à sa partie supérieure et qu'il résiste suffisamment longtemps à la poussée du sol ainsi qu'à sa tendance naturelle à l'effritement à l'air, les perfectionnements du procédé consistent - à doser ce mélange afin qu'il comporte, pour 900 1. d'eau, entre 20 et 60 Kg. de bentonite et entre 300 et 500 Kg. de ciment, - à constituer l'armature par au moins un réseau bidirectionnel coopérant avec des butons pour résister à la poussée du sol, ce réseau comportant des mailles serrées pour mieux assurer la liaison avec le matériau solide formé par le mélange précité après prise, - à creuser l'excavation à l'intérieur du ou des murs de soutènement et à poser, au fur et à mesure que la profondeur croît, des butons entre les surfaces en regard de ce ou ces murs, - à construire au fond de l'excavation l'ouvrage pour lequel les travaux sont entrepris, - et à remblayer l'excavation lorsque la construction considérée est terminée, le haut du ou des murs étant démoli en fin de remblaiement. Avant de poursuivre l'exposé, il parait utile de rappeler que l'imperméabilisation croissante de la surface du sol et la réalisation de réseaux d'assainissement du type séparatif ont conduit les maîtres d'oeuvre et, par là, les entreprises, à réaliser des collecteurs d'eaux pluviales d'un diamètre de plus en plus grand, à des profondeurs de plus en plus importantes. Ces collecteurs de grands diamètres, coulés en fouille à grandes profondeurs (de 4 à 6 m. environ),situés généralement en milieu urbain, sont d'exécution très délicate. Pour protéger les ouvriers contre tout risque d'accident et pour éviter les incidents dfls à la réalisation de fouilles profondes à proximité d'immeubles ou de bâtiments, on utilisait, jusqu'd ces dernières années, des rideaux de palplanches métalliques qui étaient enfoncés par battage dans le sol, de part et d'autre de la tranchée à réaliser. Des butons étaient posés entre ces rideaux, au fur et à mesure du terrassement, afin de maintenir en place lesdits rideaux. Ce dispositif était gênant pour les riverains - bruit inadmissible : plus de 135 décibels dans certains cas, - ébranlement des planchers et charpentes, - fissuration des bâtiments par chocs au battage, - mouvements de terre pouvant entraîner des fissurations de bâtiments lors de l'arrachage des palplanches, - prix élevé d'un tel dispositif. Les mêmes-problèmes et difficultés se présentaient pour les puits de fonçage ou de creusement de galeries. Dès lors, la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et y parvient en proposant les perfectionnements exposés dans ce qui précède. En fait, le système de blindage ainsi obtenu peut: - remplacer les palplanches, - se réaliser facilement de part et d'autre de la tranchée future à exécuter, sans interrompre la circulation, - être mis en place sans bruit prohibitif pour les riverains (moins de 80 décibels), - résister provisoirement à la poussée des terres lorsqu'on les butonne au fur et à mesure du terrassement (les ceintures du butonnage devant être espacées d'au moins 2 mètres pour ne pas gêner la réalisation de l'ouvrage proprement dit), - présenter une cohésion suffisante pour qu'il ne se dégrade à l'air libre que lentement, - être démoli facilement après la réalisation du collecteur, ce soutènement présentant alors une dureté relative qui ne nécéssite pas d'engins spéciaux pour sa démolition. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin annexé Sur ce dessin - les Fig. 1 à 4 et 6 à 8 sont des coupes verticales du terrain, illustrant les phases successives du procédé de l'invention, mis en oeuvre pour la construction d'un collecteur enterré d'eaux pluviales, - la Fig. 5 est un plan pris en coupe suivant la ligne V-V de la Fig. 4. Ainsi que cela ressort des Fig. 4 et 8, il s'agit de creuser une excavation étroite 1 en retenant le sol 2 de chaque côté au moyen de murs de soutènement 7,9 de construire au fond de l'excavation un ouvrage tel qu'un collecteur d'eaux pluviales 3 et de remplayer ensuite ladite excavation en 4 après avoir détruit la partie supérieure 5 des murs. Suivant l'invention, on creuse une première tranchée 6 en substituant aux déblais, au fur et à mesure qu'ils sont enlevés au moyen d'une pelleteuse, d'une benne excavatrice ou autre, un mélange 7 d'une boue thixotropique avec du ciment. La boue thixotropique est préparée à l'avance et avantageusement constituée par de l'eau et de la bentonite ; le dosage de la bentonite, pour 900 1. d'eau, est compris entre 20 et 60 Kg., et de préférence égal sensiblement à 40 Kg. L'adjonction du ciment est effectuée au moment de l'utilisation du mélange et dans une proportion comprise entre 300 et 500 Kg. de ciment, pour les 900 1. d'eau précités, plus avantageusement pour l'exemple spécifique choisi entre 320 et 400 Kg. et de préférence ce dosage est sensiblement égal à 350 Kg. A la fin du creusement, la tranchée 6 est remplie uniquement du mélange 7 considéré et, dès lors, l'un des buts que vise l'invention est atteint, à savoir - que ledit mélange reste plastique pendant au moins 12 heures qui est la durée maximale de construction du mur de soutènement, - que le matériau obtenu après prise pour constituer celui-ci, acquiert une dureté suffisante afin de résister à la pression locale de retenue exercée lors du butonnage, - que ce matériau soit cependant relativement fragile pour pouvoir être démoli à sa partie supérieure à la fin des travaux, comme indiqué dans ce qui suit, - et surtout qu'il résiste suffisamment longtemps c'est-à-dire au moins pendant ladite durée des travaux, à la poussée du sol ainsi qu'à sa tendance naturelle à l'effritement à l'air. Une deuxième tranchée 8 est creusée de la même manière que la précédente 6 et parallèlement à celle-ci à une distance correspondant à la largeur que doit présenter l'excavation à réaliser ; cette tranchée est remplie du mélange précité afin de constituer le deuxième mur 9. Bien entendu, la longueur de creusement des tranchées 6 et 8 est, ainsi que cela ressort de la Fig. 5, limitée de sorte que chacun des murs 7 et 9 se trouve constitué par une pluralité de tronçons 7.1, 7.2, 7.3, 7.4... et 9.1, 9.2, 9.3 9.4... réalises successivement bout à bout et en alignement. Deux éléments de tranchée 6 i. et 8 i. venant d'être creusés et remplis au fur et à mesure du mélange précité, les tronçons de murs correspondants 7 i. et 9 i. doivent être renforcés avant prise et consolidation du matériau qui les constitue et qui est à base de ce mélange. A cet effet et comme le montrent les Fig. 2, 4 et 5, une armature est descendue dans la masse visqueuse de chaque tranchée. Suivant l'invention, cette armature est un réseau bidirectionnel de préférence constitué par un treillis métallique comportant des barres horizontales et verticales soudées entre elles à leua points de croisement. I1 est important de remarquer que les mailles ainsi définies par les barres sont relativement serrées afin de mieux assurer la liaison de l'armature avec le matériau solide formé par le mélange précité, après prise. Autrement dit, les mailles de ce réseau retiennent le matériau même lorsque celui-ci commenceà se désagréger.D'autre part, le réseau coopère avec des butons, décrits ci-après > pour que la structure ainsi obtenue résiste parfaitement à la poussée du sol, étant entendu que le matériau de remplissage participe quand même à la résistance précitée et supporte sans se détériorer, du fait qu'il est em prisonné et soutenu par les mailles du réseau, la pression exercée par lesdits butons. Dans l'exemple représenté (Fig. 2, 4 et 5), chaque mur de soutènement comporte deux réseaux parallèles situés près des faces du mur considéré. Ainsi, dans l'élément de tranchée 6 i. rempli du mélange constituant le tronçon de mur 7-i. sont descendus, au niveau inférieur, deux réseaux 10 a. et 11 a., au niveau intermédiaire, deux réseaux 10 b. et 11 b. et au niveau supérieur, deux réseaux 10 c. et 11 c. Bien entendu, la mise en place de ces réseaux nécessite que ceux-ci soient reliés deux à deux à chaque niveau ; en effet, il faut que leur écartement soit maintenu sensiblement constant et que la manipulation au bout d'un câble de deux réseaux jumelés soit commode. Dans ce but, les parties marginales latérales (Fig. 5) ainsi que les parties marginales haute et basse des réseaux 10 i., 11 i. d'un même niveau sont rabattues et ligaturées entre elles dans leurs zones de recouvrement ; par ailleurs, des épingles 12 intercalaires peuvent être disposées entre les treillis en question et ligaturées à ceux-ci. I1 est bien évident que le nombre de jeux de treillis superposés dépend d'une part de la profondeur de la tranchée 6 et, d'autre part des possibilités de manutention des armatures. D'une manière analogue, dans l'élément de tranchée 8 i. rempli du mélange constituant le tronçon de mur 9 i. sont descendus, des jeux de réseau 12 a. et 13 a., 12 b. et 13 b., 12 c. et 13 c. reliés entre eux par paires par les memes moyens que ceux indiqués ci-dessus. Après prise du matériau constituant les tron çons de murs 7.1 à 7.n et 9.1 à 9.n , on peut alors creuser l'excavation 14 (Fig. 3) entre lesdits murs. Mais, au fur et à mesure que la profondeur s'accroît, on doit poser à des niveaux superposés convenables, des liernes 15 et 16 s'appuyant contre les murs en question et maintenuns ecarteespar des butons 17 (Fig. 3 à 6). Les liernes sont des sortes de longerons et sont de préférence constituées par des profilés en I. Les butons 17 sont avantageusement constitués par des barres rigides munies en bout d'au moins un vérin à vis, Lorsque la profondeur de l'excavation 14 est atteinte (Fig. 4), l'ouvrage 3, tel qu'un collecteur d'eaux pluviales, est construit au fond de ladite excavation. Pour éviter que la surface des murs s'effrite à l'air il peut être avantageux d'humidifier les surfaces apparentesde ces murs en faisant ruisseler sur celles-ci sur l'eau en quantité limitée. Puis, lorsque la construction de l'ouvrage 3 est terminée, on peut procéder au remblaiement en jetant dans l'excavation 14 et sur l'ouvrage 3 (Fig. 6) de la terre ou autre matériau de remplissage ; bien entendu, il est souhaitable de tasser ce dernier afin qu'il possède la même résistance que le sol 2 avoisinant. I1 est intéressant de remarquer que les murs 7 et 9 restent en place et forment par conséquent des coffrages perdus. D'autre part, si au cours du temps, le ma tériau qui constitue ces murs se désagrège, cela n'est pas un inconvénient, car ce matériau se comporte comme un remplissage. Au fur et à mesure que le niveau du remblaiement s'élève, on démonte les butons (Fig. 7). Mais, pour qu'il n'existe pas de solution de continuité dans la couche superficielle du sol, la partie haute 5 des murs de soutènement est détruite. Le remblaiement est alors poursuivi jusqu'à la surface et les travaux peuvent être considérés comme terminés. L'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution du procédé représente et décris dans ce qui précède car diverses modifications peuvent y être apportées, sans sortir de son cadre. Ce procédé est applicable à la construction profonde de collecteursd'eaux pluviales ou autres, de galeries techniques ou autres canalisations, à la réalisation de puits de fonçage ou de creusement de galeries diverses, etc... REVENDICATIONS 1. - Procédé pour le blindage d'excavations à parois relativement rapprochées, telles que des fouilles etroites ou des puits de fonçage, de creusement, de galeries ou autres, ce blindage permettant de résister à la poussée du sol pendant la durée limitée de la construction, au fond de l'excavation considérée, d'un ouvrage normalement enterré, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste - à construire, d'une façon connue en soi, au moins un mur en creusant dans le sol une tranchée et en substituant aux déblais au fur-et-à-mesure qu'ils sont enlevés, un mélange plus dense composé d'un liquide thixotrope et de ciment et remplissant cette tranchée, puis à plonger dans le mélange, lorsque la profondeur requise est atteinte, une armature - à doser le mélange pour qu'il reste plastique pendant au moins 12 heures, qu'il acquiert une dureté suffisante afin de résister à une pression locale de retenue, qu'il soit cependant relativement fragile afin de pouvoir être démoli dans sa partie supérieure et qu'il résiste suffisamment longtemps à sa tendance naturelle à l'effritement à l'air, le mélange comportant alors pour 900 1. d'eau, entre 20 et 60 Kg de bentonite et entre 300 et 500 Kg de ciment, - à constituer l'armature par au moins un réseau bidirectionnel coopérant avec des butons pour résister à la poussée du sol, ce réseau comportant des mailles serrées pour mieux assurer la liaison avec le matériau solide formé par le mélange précité après prise, - à creuser l'excavation à l'intérieur du ou des murs de soutènement et à poser, au fur et à mesure que la profondeur croît, des butons entre les surfaces en regard de ce ou ces murs, - à construire au fond de l'excavation l'ouvrage pour lequel les travaux sont entrepris, - et à remblayer l'excavation lorsque la construction considérée est terminée, le haut du ou des murs étant démoli en fin de remblaiement. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange comporte de préférence, pour 900 1. d'eau, sensiblement 40 Kg de bentonite. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange comporte, pour 900 1. d'eau, entre 320 et 400 Kg de ciment, de préférence sensiblement 350 Kg. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réseau d'armature considéré est constitué par un treillis métallique dont les barres sont soudées entre elles à leurs points de croisement. 5. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque mur de soutènement comporte deux réseaux parallèles, situés près des faces du mur considéré et reliés entre eux par des épingles d'entretoisement permettent de maintenir leur écartement sensiblement constant et de manipuler l'ensemble avec des engins de levage. 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste également à humidifier en permanence sur toute sa hauteur la surface intérieure apparente du ou des murs. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ouvrage est coulé en béton entre les murs de soutènement formant des coffrages perdus, cet ouvrage pouvant être un collecteur d'eaux pluviales ou usées et être surmonté par une galerie technique.