Brevet FR2459854A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un procédé et un dispositif de compaction à moyenne profondeur des sols granulaires par profilés vibrants. Un sol granulaire est défini, en mécanique des sols, comme étant composé en majeure partie (plus de 90%0) de particules non liées entre elles par des forces de cohésion. Dans la pratique, il s'agit de sols dont plus de 90ç0 des éléments ont une granulométrie supérieure à 20 micrometres, cette limite pouvant varier dans une large mesure en fonction de particularités des sols. On sait réaliser la compaction des sols granulaires à l'aide d'appareils agissant en surface (rouleaux, rouleaux vibrants, rouleaux pieds de mouton, dames vibrantes, etc.). La profondeur d'action de ces appareils atteint 0,5 à 1,5 mètre suivant le type et la puissance des engins. On sait également réaliser la compaction des sols granulaires à des profondeurs relativement élevées, par exemple, de 8 à 30 mètres de profondeur (ou plus) par différentes techniques - la vibroflottaison, utilisant un vibrateur à action horizon tale, permet d'atteindre des profondeurs de 20 à 30 mètres, mais sa mise en oeuvre, faisant appel à un matériel très éla boré et relativement fragile, est très coûteuse; - la compaction par explosifs permet datteindre des profondeurs de plusieurs dizaines de mètres, mais son utilisation comporte des restrictions en fonction de l'environnement et son uti lisation à faible profondeur est délicate; - la compaction par profilé vibré est l'objet de nombreuses techniques utilisant des profilés divers (tubes, fers en H, tubes à ailettes, etc.).Le rayon d'action d'un profilé vibré verticalement, est faible et ce procédé est relativement coû- teux en raison de la nécessité de rapprocher les points d'ac- tion. La compaction des sols granulaires à moyenne profondeur n'est actuellement réalisée, de façon sélectivement adaptés, que par le procédé de compaction dynamique (pilonnage intensif) qui présente lui-même des inconvénients puisqu'il nécessite une couche de répartition (éventuellement apportée en remblai) relativement épaisse et que sa mise en oeuvre coûteuse comporte des restrictions en fonction de l'environnement comme dans la compaction par explosif. Le procédé, selon l'invention, est spécialement adapté, techniquement et économiquement, à la compaction des sols granulaires (graviers, alluvions, sables) et éventuellement des sols intermédiaires (silts, limons, loess), à moyenne profondeur, par exemple entre 2 et 10 mètres sous le niveau du sol, et il échappe complètement aux restrictions d'utilisation des autres procédés. Le procédé, selon l'invention, est remarquable en ce qu'on place sur le sol un gabarit de positionnement; - on descend simultanément les profilés sur le gabarit; - on enfonce dans le sol des profilés guidés par le gabarit jusqu'à la profondeur de compaction choisie; - on procède à une série de cycles de vibration à action ver ticale au fond, de remontées et de redescentes suivant un programme étudié dans chaque cas pour obtenir le résultat voulu; - on extrait les profilés et on passe à l' emplacement suivant. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment est réalisée ltin- vent ion. La figure 1 représente un dispositif de compaction selon l'invention. La figure 2 est une vue des moyens de fixation des tubes. La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un tube dans lequel est logé un vibrateur à action horizontale. Le procédé de compaction à moyenne profondeur, des sols granulaires et intermédiaires, selon l'invention, consiste à enfoncer dans le sol des profilés, guidés par un gabarit, jusqu'à la profondeur de compaction choisie, en utilisant pour le fonçage l'énergie de vibration verticale du vibrateur. On procède ensuite à une série de cycles de vibration à action verticale au fond, de remontées et de redescentes suivant un programme étudié dans chaque cas pour obtenir le résultat voulu. On extrait les profilés et on passe à I'emplacement suivant où lton répète le meme processus. Selon une variante du procédé, simultanément avec la série de cycles de vibration à action verticale, on procède à des cycles de vibration à action horizontale. Ce vibrage horizontal est continu ou intermittent et peut être déclenché lors de certaines phases du procédé, lorsque les profilés sont au fond, ou pendant les remontées ou les redescentes. Lorsque l'on a obtenu la compaction voulue, les profilés sont extraits et on passe au traitement de ltemplacement suivant. Le dispositif, dont un exemple de réalisation est représenté (figure 1), est conçu pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit. Un vibrateur 1 à action verticale porte de façon connue, un casque à tube 2 et ses pièces de serrage 3. les pinces coopèrent avec une herse 4 constituée d'un treillis de poutres 5 sur lesquelles sont fixés, perpendiculairement au plan du treillis, des profilés 6 qui, dans l'exemple représenté, sont des tubes. D'autres types de profilés peuvent Aetre utilisés, tels que des fers en I ou H, des tubes à ailettes, etc., suivant les effets désirés. Ce treillis a une construction très rigide de façon à transmettre sans pertes importantes les vibrations qui lui sont communiquées par le vibrateur. La liaison entre vibrateur et treillis est assurée par des moyens 7 sur lesquels viennent se serrer les pinces du vibrateur.Le treillis porte, selon des mailles carrées égales, des logements 8 (figure 2) dans lesquels viennent se fixer à l'aide d'écrous 9 des manchons 10 filetés extérieurement aux deux extrémités et qui sont maintenus à force sur ltextrémité des tubes 6. Les manchons et les écrous constituent un exemple de ce qu'il sera convenu d'appeler les moyens de fixation des profilés Le treillis est constitué selon la réalisation de la figure 1 de poutres en H. Deux poutres il et 12 sont fixées par une de leurs ailes parallèles perpendiculairement à une des ailes parallèles de poutres 13 parallèles entre elles, dans lesquelles sont prévus les logements des profilés. Les deux poutres Il et 12 portent sur leur aile supérieure des moyens 7 susceptibles de coopérer avec les pinces 3 du vibrateur. La figure 3 représente, vue en coupe schématique, l'extrémité d'un tube ou aiguille 6 dans lequel est disposé un vibrateur 14 à action horizontale. Ce vibrateur, d'un type classique, utilisé pour vibrer le béton, est fixé dans l'aiguille par des cales 15 et est alimenté par une canalisation 16, descendant le long de l'aiguille. On a représenté en pointillé le balourd 14a de la cellule vibrante. L'extrémité de l'aiguille est fermée par un sabot 1 7 de forme conique assurant une compaction à dominante latérale. D'autres formes de sabot connues peuvent être utilisées : sabot hémisphérique assurant une compaction à dominante verticale ou sabot à ailettes augmentant le rayon d'action de la vibration. Ces divers sabots sont montés de façon amovible. Les aiguilles peuvent être munies, à leur base, de buses d'injection et alimentées en eau sous pression faible à élevée, afin, soit de faciliter la descente des aiguilles, soit d'assurer la saturation nécessaire du sol en eau. Selon des exemples de réalisation : le vibrateur est à action verticale classique, de puissance adaptée au problème à résoudre comprise par exemple entre 50 et 300 cv, de fréquence et dramplitude également adaptées, mû par lténergie électrique, hydraulique ou autre. Les dimensions du treillis sont de 2,4 x 2,4 mètres et les aiguilles au nombre de 16 sont disposées à 0,80 mètre les unes des autres. Les aiguilles ont des diamètres de tordre de 100 à 150 mm et sont drune longueur adaptée à la profondeur du traitement envisagé. Le vibrateur muni de la herse est suspendu de manière connue à une grue conventionnelle et est manoeuvré de façon que les aiguilles pénètrent dans des ouvertures prévues dans un gabarit posé sur le sol et faisant fonction de guide pour éviter toute déviation intempestive lors du fonçage. Le procédé et le dispositif selon l'invention présentent sur les procédés connus de nombreux avantages parmi lesquels - une surface traitée en une seule passe, et pour exemple précédemment cité, de 3,2 x 3,2 mètres, soit environ 10 m2, alors que les procédés de compaction par vibration=utilisés jusqu'alors ne permettent pas de dépasser 4 m2 environ par 2 phase pour la vibroflottation et 2 m environ pour les pro- filés vibrés, et cie pour une même puissance du vibrateur; - une homogénéité de traitement très améliorée par rapport aux autres procédés de vibration, du fait de la faible distance entre les aiguilles de la herse, de tordre de 0,8 mm dans l'exemple proposé; ; - l'application simultanée d'une façon relativement simple d'une vibration à action verticale et à action horizontale donnant une efficacité très élevée. REVENDICATIONS 1. Procédé de compaction à moyenne profondeur des sols granulaires et intermédiaires par vibrage de profilés, caractérisé en ce qu'on place sur le sol un gabarit de positionnement; - on descend simultanément les profilés sur le gabarit; - on enfonce dans le sol les profilés guidés par le gabarit jusqu a la profondeur de compaction choisie; - on procède à une série de cycles de vibration à action verticale au fond, de remontées et de redescentes suivant un programme étudié dans chaque cas pour obtenir le résultat voulu; - on extrait les profilés et on passe à l'emplacement suivant. 2. Procédé de compaction à moyenne profondeur des sols granulaires et intermédiaires par vibrage de profilés, selon la revendication 1, caractérisé en ce que simultanément avec la série de cycles de vibration à action verticale, pn procède à des cycles de vibration à action horizontale. 3. Dispositif de compaction pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication i, comprenant un vibrateur à action verticale, des pinces de serrage, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une herse formée d'un treillis de poutres sur lequel sont fixés, perpendiculairement au plan du treillis, des profilés. 4. Dispositif de compaction selon la revendication 3, caractérisé en ce que la herse comporte des profilés disposés selon un treillis maillé convenable, comportant un nombre de profilés adapté aux conditions du terrain. 5. Dispositif de compaction selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les profilés sont des tubes comportant à une de leurs extrémités des moyens de fixation aux poutres du treillis. 6. Dispositif de compaction selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de fixation sont constitués par un manchon, fileté extérieurement aux deux extrémités, maintenu à force sur l'exttémité du tube, susceptible de s'engager dans des logements prévus dans les poutres du treillis où il est maintenu par des écrous. 7. Dispositif de compaction pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 et l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque tube comporte à son extré mité libre un vibrateur à action horizontale. 8. Dispositif de compaction selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que chaque tube porte à son extrémité libre un sabot amovible. 9. Dispositif de compaction selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le treillis formant la herse est constitué d'au moins deux fers en H fixés perpendiculairement par une de ses ailes horizontales à une aile horizontale de fers en H parallèles entre eux portant les profilés, ltautre aile horizontale des deux fers portant des moyens susceptibles de coopérer avec les pinces de serrage. 10. Dispositif de compaction selon ltune quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qutil comporte, en outre, un gabarit portant des ouvertures pour le guidage des profilés de la herse.