Brevet FR2465839A1 — publié le 19810327

PROCEDE DE CONSTRUCTION DE PIEUX DE BETON AVEC SOCLE ELARGI ET PIEUX CORRESPONDANTS La presente invention concerne un procédé destiné à la construction, en particulier dans un solaquifere, d'un pieu de béton avec socle de pieu élargi, s'effectuant soit à travers la cavité d'un tube enfoncé dans le sol, soit à travers une cavité analogue en forme de tube formée directement dans le sol, et où, l'intérieur de cette cavité se trouvant au moins pour l'essentiel dans un état où il est libére des matériaux de sol, le sol est ameubli dans l'espace destiné au socle de pieu de béton élargi final, par raclage, sous maintien d'une suppression dans cet espace et au moyen d'un dispositif qui y est descendu et comporte des bras rotatifs fixés à ce dispositif et pouvant être mis en extension externe radiale par rapport au diamètre du tube jusqu'à une largeur contrla- ble. Le but d'un tel procédé est d'atteindre à une sécurité appropriée en ce qui concerne la forme et les dimensions du socle de pieu de béton relargi, et par là en même temps d'obtenir pour le pieu la capacité de charge accrue recherchée grâce à ce socle de pieu élargi. D'après un procédé de ce genre connu par le brevet néerlandais 26. 578 on utilise un tube à enfoncement, qui est enfoncé jusqu'à ce que son extrémité inférieure atteigne la limite supérieure du socle de pieu élargi que l'on veut former. L'on forme alors un espace vide en forme de sphère au moyen des bras rotatifs d'un dispositif descendu dans la cavité du tube-après vidage-de ce dernier ces bras travaillant au fond jusqu'au dessous de ltextrémité inférieure du tube. Pendant ce temps, au moyen d'une colonne d'eau l'on maintient une surpression dans la cavité du tube, et également dans la cavité à former dans le sol pour le socle du pieu. L'enlèvement de la terre:ameublie par les bras racleurs en vue de la formation de la cavité dans laquelle le béton destiné au socle de pieu élargi doit être coulé - le brevet ne donne d'ailleurs aucun détail concernant la distance du sol à laquelle il doit l'être - provoque toutefois des difficultés, particulièrement dans un terrain fortement imprrgné d'eau. L'on ne peut pas négliger le fait que la paroi de la cavité formée risque de s'effondrer par endroit, notamment en raison de la présence de l'eau provenant de la colonne d'eau mentionnée précédemment.Le procédé déjà connu ne permet donc pas d'atteindre de façon optima le but recherché avec les bras extensibles, à savoir la réalisation strie d'un socle de pieu élargi, à la forme et aux mesures déterminées, avec une capacité de charge accrue basée sur ces mesures. D'après l'invention l'on recherche maintenant une amélioration au moins quand il s'agit d'un sol comportant essentiellement une structure de sable et/ou de gravier au-dessus du niveau du socle de pieu à construire , qui aboutit à l'obtention certaine de la capacité de charge désirée, grâce au fait que la forme désirée et les dimensions désirées pour le socle de pieu élargi sont réalisées avec précision. Dans un sol composé essentiellement de sable et/ou de gravier au-dessus du niveau prévu, un tel procédé est caractérisé par le fait que ladite cavité en forme de tube est formée jusqu'à une profondeur correspondant essentiellement à la limite inférieure prévue pour le socle du pieu, ou que le tube à enfoncement est enfoncé avec son extrémité inférieure atteignant cette profondeur, que la descente du dispositif équipé de bras racleurs steffectue avec sesblas lans unmor- tier durcissant préalablement introduit au moins dans la partie inférieure de la cavité en forme de tube - lorsque l'on utilise le tube, celui-ci est ensuite remonté légèrement au-dessus de la hauteur prévue pour le socle du pieu, le mortier n'ayant pas encore pris - et qu'ensuite, après extension des bras racleurs, le sol de sable et/ou de gravier ameubli par ces bras est mélangé par eux avec le mortier durcissant pour former une masse de béton pour le socle du pieu. L'utilisation du matériau le sol lui-même, sable et/ou gravier, disponible au niveau atteint, pour le socle de pieu élargi, permet le résultat suivant : même dans un sol fortement imprégné d'eau, le danger d'affaissement ultérieur est presqu'exclu, et le socle du pieu élargi prend la forme et les dimensions déterminées par la portée d'action des bras racleurs étendus. L'introduction du mortier durcissant dans au moins la partie inférieure de la cavité en forme de tube s'effectue, conformément à l'invention, de préférence de façon telle, que ce mortier arrive au fond sous une forte pression. Cette pression peut être par exemple la pression hydrostatique exercée sous une colonne de mortier qui a été amenée jusqu'à une hauteur importante dans la cavité en forme de tube. Pour amener le mortier durcissant au fond de la cavité en forme de tube et le mettre sous pression, on peut toutefois employer un trépan assez long, adapté pour l'essentiel à cette cavité en forme de tube, et comportant un axe creux à travers lequel - après que l'on ait fait pénétrer le trépan à peu près jusqu'à l'extrémité inférieure de la cavité en forme de tube - l'on exerce sur ce mortier une pression telle que le trépan soit déplacé ainsi vers le haut dans la cavité en forme de tube de façon que son extrémité inférieure arrive au moins au-dessus de la hauteur prévue pour le socle du pieu.L'on assure ainsi de façon sure une surpression importante sur le mortier se trouvant dans la cavité en forme de tube, mortier avec lequel, au stade suivant du procédé, en le mélangeant avec le matériau de sable et/ou de gravier ameubli par les bras racleurs, on construira le socle de pieu élargi. Pour s'assurer que cette surpression se maintienne le plus possible au cours de l'opération ultérieure consistant à libérer la cavité en forme de tube du matériau de sol s'y trouvant encore - au-dessus du mortier durcissant amené au-dessous - l'on propose encore conformément à l'invention que, après que l'on ait libéré aussi le reste de cette cavité en forme de tube du matériau de sol se trouvant encore - en continuant à remonter la terre du sol notamment au moyen d'aircomprimé injecté par l'axe creux du trépan, et aussitôt après que l'on ait descendu dans la cavité en forme de tube le dispositif comportant les bras racleurs et mélangeurs, l'on remette aussitôt après la cavité en forme de tube sous surpression, par fermeture au moyen d'un couvercle. La pression exercée sur le mortier se trouvant à la partie inférieure de la cavité en forme de tube a pour but de faire entrer ce mortier sous pression dans les pores du sable, ce qui arrête la venue d'eau. Cela permet aussi en particulier d'effectuer le remplacement du trépan par le dispositif racleur sans grand danger d'afflux d'eau. Ensuite, comme indiqué ci-dessus, en cas d'utilisation du procédé faisant l'objet de l'invention avec utilisation d'un tube, ce tube est remonté au-dessus de la hauteur prévue pour le socle de pieu élargi. Les lames racleuses mises en extension entrent alors en action. En cas d'utilisation d'un tube à enfoncement, l'enfoncement du tube et la pénétration du trépan s'effectuent de préférence l'un étant appuyé sur l'autre. En cas d'utilisation d'un tube à enfoncement, l'on obtient de particulièrement bons résultats lorsque ce tube tourne en sens inverse de celui du trépan se trouvant à ;'intérieur. L'invention permet d'obtenir de bons résultats, quand la hauteur d'action de l'ensemble des bras racleurs et mélangeurs, correspondant à la hauteur voulue pour le socle de pieu élargi, est d'environ deux à trois fois le diamètre du tube. L'on va maintenant décrire l'invention de plus près en s'appuyant sur les dessins, qui représentent schématiquement différents stades d'une forme de réalisation du procédé de l'invention avec utilisation d'un tube à enfoncement, et qui représentent aussi un exemple d'application pour des bras racleurs extensibles à utiliser conformément à l'invention. La fig. 1 montre dans les schémas successifs qui la composent et qui sont désignés par les lettres de référence A à G les différents stades compris dans l'application du procédé de l'invention avec utilisation d'un tube à enfoncement La fig. 2 est une vue en élévation schématique de la partie inférieure du tube à enfoncement et de la partie inférieure de l'axe du dispositif rotatif avec les bras racleurs et mélangeurs; et, la Fig. 3 précise le mode d'action du bras racleur extensible, grâce à une vue par en dessous à la même échelle que la fig. 2. Sur les figs. 1A à F le numéro de référence 1 désigne un tube dont le diamètre intérieur D (fig. 1A et 1B) correspond au diamètre désiré pour le pieu. Le tube 1 est enfoncé sous une pression verticale. Cette pression est exercée par une structure cylindre et piston 3 représentée schématiquement sur le dessin et par l'interméaiaire du cadre 2 fixé à la partie supérieure du tube. L'on applique aussi au tube un mouvement de rotation autour de son axe. L'enfoncement s'effectue depuis la surface de la terre MV dans le sol marqué d'une façon générale par le N" 20. Le cas échéant, l'on peut, en vue de l'enfoncement du tube 1, appliquer aussi à ce tube un mouvement vibratoire, c' est-à-dire un mouvement de rotation successivement dans les deux sens. La partie inférieure 16 du tube est dentée en vue de l'exécution du processus d'enfoncement. Dans l'exemple de réalisation exposé, en même temps que se produit cet enfoncement rotatif - sous la pression verticale déjà citée un trépan 4 du type "avegaar" adapté au tube et passant dedans et comportant un axe creux 18 pénètre dans la terre se trouvant dans le tube grace à un mouvement de rotation en sens inverse du mouvement de rotation du tube. Au moyen d'une structure de liaison qui n'est représentée que schématiquement sur la fig. 1A par le numéro de référence 19, et qui relie l'extrémité supérieure du tube 1 et celle du trépan 4, le trépan 4 et le tube 1 s'appuient l'un sur l'autre et ainsi une pression verticale s'exerce sur le trépan pendans son mouvement rotatif d'enfoncement. En outre, l'on s'assure ainsi que l'extrémité inférieure 17 du trépan 4 reste au-dessus du bord inférieur 16 du tube. Sur les figures 1A à F le numéro de référence 21 représente la surface- de la nappe d'eau souterraine se trouvant dans le sol 20 et le N" 22 la limite supérieure d'une couche de sable et/ou de gravier dans le sol 20, couche dans laquelle doit être formé un socle élargi pour le pieu de béton à construire. Quand le tube 1 - avec le trépan 4 - a atteint la profondeur indiquée sur la fig. 1A, c'est-à-dire quand le tube 1 a été enfoncé dans le sol pour sa plus grande partie, et que la partie inférieure 16 du tube se trouve à quelque distance au-dessous du niveau 22 susnommé, les mouvements d'enfoncement du tube 1 et du trépan 4 sont arrêtés. L'on introduit alors sous pression de l'eau mélangée à du ciment, ce que l'on appelle de la boue de mortier, au moyen d'une pompe P à travers une conduite de pression 30 raccordée à l'extrémité supérieure de l'axe creux 18, cette injection s'effectuant par l'axe creux 18 vers le bas jusqu'au-dessous d'e l'extrémité inférieure 17 du trépan 4 sous une pression telle, que le trépan 4 est repoussé vers le haut dans le tube 1 avec le matériau de sol se trouvant entre les flans de la vis de ce trépan. L'objectif est qu'ainsi l'extrémité inférieure du trépan 17 remonte à une hauteur d'environ 3D (voir fig. 1B). Grace à cette pression, pendant la phase ci-dessus nommée de haute pression refoulant dans le tube 1 le trépan 4 et le matériau du sol se trouvant entre les flans de la vis, l'on injecte sous forte pression la boue de mortier dans la couche de sable et de gravier située au-dessous du niveau 22, les pores sont bouchées et l'eau souterraine est chassée. Après que l'espace intérieur de la partie inférieure du tube 1 comprise entre le bord inférieur 16 du tube et la partie inférieure 17 du trépan ait été ainsi remplie de boue de mortier sous pression, l'amenée de boue de mortier est interrompue , et , à la place de boue de mortier, une conduite 31 étant connectée à l'axe creux, de l'air comprimé est injecté par un compresseur C à travers l'axe creux 18, de telle sorte que le trépan 4 continue à être soulevé afin d'éloignerl'ensembIe trépan et matériau de sol hors du tube au-dessus de la boue de mortier. Juste avant que le trépan 4 soit retiré du tube 1, la pression d'air est maintenue sous la partie inférieure du trépan - parvenu entre temps au sommet du tube 1 - encore pendant une courte période (par exemple environ 5 ou 15 minutes), afin de continuer à injecter la boue de mortier dans la couche de sable et/ou de gravier au-dessous du niveau 22. Après cela , le trépan 4 est retiré rapidement du tube 1, et aussitôt après un appareil racleur-mélangeur désigné dans son ensemble par le N" de référence 7, est descendu dans le tube. Cet appareil racleurmélangeur comprend un axe rotatif d'une longueur supérieure à celle du tube 1 comportant à son extrémité inférieure un certain nombre de bras racleurs et mélangeurs 8 s'étendant perpendiculairement à I'axe, et dont cinq sont représentés sur la fig. lC. Dans ce qui suit, l'on donnera encore d'autres détails sur la construction de ces bras racleurs et mélangeurs 8. Ils s'étendent perpendiculairement à la partie inférieure de l'axe de l'appareil racleurmélangeur 7 jusqu'à une distance radiale de cet axe telle, qu'ils restent juste à l'intérieur de la paroi intérieure du tube. L'on remonte alors le tube, comme le montre la fig. 1C au-dessus d'une hauteur d'environ trois fois le diamètre D du tube. La hauteur à laquelle sont amenés les bras racleurs et mélangeurs 8, mesurée à partir de l'extrémité inférieure de l'appareil racleur-mélanW geur 7, est un peu inférieure au triple de ce diamètre du tube, de telle sorte que, après que l'appareil racleur-mélangeur 7 ait été complbtement descendu et que le tube ait été remonté sur une certaine distance - comme le montre la fig. 1C - le bras racleur et mélangeur le plus haut se trouve dans un espace libre au-dessous du bord inférieur 16 du tube 1. Dans cet état, tous les bras racleurs et mélangeurs 8 se trouvent entièrement entourés par la boue de mortier préalablement injectée. Cette boue de mortier est affectée du N" de référence 23 sur les figures 1B, 1C et 2. Dans l'état représenté sur la fig. IC le tube 1 est fermé par un couvercle 9 placé sur ce tube, et l'espace se trouvant à la partie inférieure du tube au-dessus de la boue de mortier 23 est mis sous pression par le compresseur C à travers une conduite de pression représentée schématiquement sous le NO de référence 31'. L'axe de l'appareil racleur- mélangeur 7 est alors animé d'un mouvement de rotation. Sur les figures 1C et 1D l'on représente schématiquement sous le N" de référence 10 une structure cylindre et piston, reliée à des câbles non-représentés sur les figures 1 et 2, qui s'étendent vers le bas à travers l'axe creux de l'appareil racleur-mélangeur 7, et qui sont reliés chacun à l'un des bras racleurs et mélangeurs 8, comme le montre le N" de référence 28 sur la fig. 3. La fig. 3 montre maintenant avec davantage de détails, que chaque bras racleur 8 repose sur un palier tournant 13 placé à l'extrémité d'un bras transversal 24 lui-même fixé sur l'axe creux de l'appareil racleurmélangeur 7. Le N" de référence 14 indique - schématiquement - un ressort, qui tend à faire pivoter le bras racleur et mélangeur 8 vers l'extérieur depuis la position représentée en traits pleins sur la Fig. 3 jusqu'à la position 8' représentée en pointillés. Quand maintenant la rnis e en action de la structure cylindre et piston 10 fait filer le cabale 28, Je bras racleur et mélangeur 8 pivote vers l'extérieur par l'action du ressort 14, cependant que la partie inférieure du câble prend finalement la position représentée sous le N" de référence 28'.La floche 40 indique - sur la vue en élévation de la fig. 2 - le sens de rotation de l'appareil racleur-mélangeur 7, alors que la résistance rencontrée dans le sol de sable et/ou de gravier par les organes racleurs-mélangeurs 12, dentés; en forme de couteau, et amenés à l'extrémité du bras pivotant 8, contribue au pivotement vers l'extérieur dudit bras pivotant 8. La ligne en pointillé 40 indique le trajet suivant lequel pivote l'extrémité du bras pivotant. Grâce à l'action consistant à filer progressivement le câble 28, le sable de la paroi verticale est raclé par couches moyen des couteaux dentés 12 et mélangé avec la boue de mortier 23 pour former un mélange de béton. Etant donné que l'on continue à filer graduellement les câbles 28, il se forme finalement un corps de béton non encore durci et élargi par rapport au diamètre intérieur du tube, cependant que la mesure dans laquelle les câbles 28 sont filés détermine la distance à laquelle les bras sont amenés à pivoter vers l'extérieur. Si on le désire, ce pivotement peut aussi être provoqué à l'aide de cylindres hydrauliques. Après que l'on ait formé de cette façon le socle élargi avec le matériau de béton non encore durci, les cibles sont a nouveau tirés par la mise en action de la structure cylindre et piston 10, jusqu ce que les bras racleurs 8 aient repris la position représentée en traits pleins sur la Fig. 3. Pendant tout ce temps, la surpression d'air comprimé reste maintenue sur la boue de mortier ou le matériau de béton dans le tube 1 par l'action du compresseur C à travers la conduite 31'. Quand les bras 8 ont été repliés, l'appareil racleur-mélangeur 7 est finalement retiré du tube 1, ainsi que le couvercle 9 et l'on peut, comme le montre la fig. 1E laisser descendre une armature dans le tube, et compléter le pieu en remplissant le tube en continuant à y verser du matériau de béton. Le tube 1 est alors de nouveau fermé par le couvercle 9, et l'on continue à retirer le tube du sol par pression exercée au moyen de liquide et d'air comprimé, au moyen de la pompe P et du compresseur C. L'on exerce ainsi sur le matériau de béton frais, non encore durci et sur le socle une pression hydraulique, qui est égale à la résistance rencontrée par le tube 1, quand celui-ci est pressé hors du sol de la manire décrite. Une phase intermédiaire, c'est-à-dire celle où le tube 1 est repoussé partiellement hors du sol, est représentée sur la fig. 1F. La fig. 1G montre le pieu à socle élargi terminé, pourvu d'une armature incorporée dans le béton. Il doit être clair que, dans le cadre de l'invention, toutes sortes de variantes sont possibles par rapport à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et représenté sur les dessins. En particulier, il est également possible d'utiliser un tube à enfoncement muni de ce que l'on appelle une pointe "perdue". Dans l'état final, celle-ci se trouve donc alors vers le milieu sous le socle de pieu élargi qui a été formé. Revendications 1 - Procédé destiné à la construction, en particulier dans un sol aquifère, d'un pieu de béton avec socle de pieu élargi, s'effectuant soit à travers la cavité d'un tube enfoncé dans le sol, soit à travers une cavité analogue tubulaire forméedirectement dans le sol, et où, l'intérieur de cette cavité se trouvant au moins pour l'essentiel dans un état où il est libéré des matériaux de sol, le sol est ameubli dans l'espace destiné au socle de pieu de béton élargi final, par raclage sous maintien d'une surpression dans cet espace, et au moyen d'un dispositif qui y est descendu et comporte des bras rotatifs fixés à ce dispositif et pouvant être mis en extension externe radiale par rapport au diamètre du tube jusqu a une largeur contrôlable. Ce procédé étant caractérisé par le fait que, dans un sol composé essentiellement de sable et/ou de gravier au moins au-dessus du niveau du socle de pieu à construire, ladite cavité en forme de tube est formée jusqu'à une profondeur correspondant essentiellement à la limite inférieure prévue pour le socle du pieu, ou que le tube à enfoncement est enfoncé avec son extrémité inférieure atteignant cette profondeur, que la descente du dispositif équipé de bras racleurs s'effectue avec ces bras racleurs baignant dans un mortier durcissant, préalablement introduit au moins dans la partie inférieure de l'espace vide en forme de tube -lorsque l'on utilise le tube, celui-ci est ensuite remonté légèrement au-dessus de la hauteur prévue pour le socle du pieu, le mortier n'ayant pas encore pris- et qu'ensuite, après extension des bras racleurs, le sol de sable et/ou de gravier ameubli par ces bras est mélangé par eux avec le mortier durcissant pour former une masse de béton pour le socle du pieu. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que, l'introduction du mortier durcissant dans au moins la partie inférieure de la cavité en forme de tube s'effectue de façon telle que ce mortier arrive au fond sous une forte pression. 3 - Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que, afin d'amener le mortier durcissant au fond de la cavité en forme de tube et de le mettre sous pression, on utilise un trépan assez long, adapté pour l'essentiel à cette cavité en forme de tube, et comportant un axe creux à travers lequel, après que l'on ait fait pénétrer le trépan à peu près jusqu'à l'extrémité inférieure de la cavité en forme de tube, l'on exerce sur ce mortier une pression telle que le trépan soit déplacé vers le haut dans la cavité en forme de tube de façon que son extrémité inférieure arrive au moins au-dessus de la hauteur prévue pour le socle du pieu. 4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que, ensuite, le reste de l'intérieur de cette cavité en forme de'tube est également libéré en continuant à remonter le trépan, en particulier par envoi d'air comprimé à travers l'axe creux du trépan, et que le dispositif comportant les bras racleurs et mélangeurs est aussitôt après descendu dans la cavité en forme de tube, et qu'immédiatement ensuite, la cavité en forme de tube est remise sous surpression, par fermeture au moyen d'un couvercle. 5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4 et dans lequel on utilise un tube à enfoncement caractérisé par le fait que, lorsque l'on enfonce le tube et fait pénétrer le trépan, ceux-ci sont appuyés l'un sur l'autre. 6 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 5 et dans lequel un tube à enfoncement est enfoncé par rotation, caractérisé par le fait que, pendant l'enfoncement par rotation du tube à enfoncement, l'on fait pénétrer le trépan par rotation en sens inverse de celle de ce tube. 7 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, la hauteur d'action de l'ensemble des bras racleurs et mélangeurs, correspondant à la hauteur du socle de pieu voulue, est de l'ordre de grandeur de deux à trois fois le diamètre du tube. 8 - Pieu avec socle de pieu élargi, construit dans le sol par utilisation du procédé, d'après l'une quelconque des revendications 1 à 7.