Brevet FR2483978A1 — publié le 19811211

Procédés et dispositifs pour construire un mur de soutènement à la place d'un talus de remblais supportant une charge. La présente invention a pour objet des procédés et dispositifs pour construire un mur de soutènement à la place d'un talus de remblais supportant une charge. Le secteur technique de l'invention est celui des travaux de construction, notamment de l'élargissement des routes I1 arrive que l'on désire remplacer un talus de remblais par un mur de soutènement pour gagner de la place. Lorsque les remblais supportent une charge, cette opération exige que l'on maintienne les remblais avant de supprimer le talus afin d'éviter que les remblais ne bougent sous la charge. On rencontre par exemple un tel problème dans le cas où l'on désire élargir une autoroute qui comporte des passages supérieurs sur un pont dont le tablier est supporté à chacune de ses extrémités par des culees composées d'une poutre transversale portée par des colonnes. Dans ce cas, la route qui s'étend de chaque côté du pont est souvent portée par des remblais et ceux-ci sont limités du côté de l'autoroute par un talus en pente vers l'autoroute et c'est ce talus que l'on désire remplacer par un mur de soutènement pour élargir l'autoroute sous le pont. Ce problème se présente fréquemment sur les autoroutes situées aux abords des grandes agglomérations et le maître d'oeuvre exige que les travaux de construction des murs de soutènement soient exécutés sans interrompre la circulation sur le passage supérieur et en gênant celle-ci le moins longtemps possible. Pour cela, il faut éviter que le déblaiement du talus,qui doit avoir lieu avant la construction du mur de soutènement,n'entraîne un affaissement de la route qui accède au pont.Diverses solutions ont été envisagées, telles que la construction d'un rideau de palplanches à travers les remblais, mais ces solutions entraînent des travaux préparatoires de longue durée et l'utilisation d'unmatériel encombrant sur la route d'accés au pont et elles perturbent donc la circulation sur cette route. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens qui permettent de retenir les remblais entre la charge et la portion de talus qui doit être enlevée et qui sont des moyens qui n'entraînent pas des travaux préparatoires onéreux et qui permettent de réaliser ces travaux préparatoires rapidement avec un matériel mobile peu encombrant, de telle sorte que dans le cas particulier d'un passage supérieur sur autoroute par exemple, les travaux préparatoires puis les travaux de construction du mur de soutènement peuvent être réalisés sans interrompre la circulation sur la route qui traverse l'autoroute et sans risquer des éboulements de terrain sur l'autoroute. Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé pour construire un mur de soutènement à la place d'un talus de remblais supportant une charge selon lequel on construit, à travers le remblai, une grille de pieux espacés qui sont situés dans un plan vertical sensiblement parallèle au mur de soutènement, entre la charge et l'emplacement du mur; on déblaye ensuite la portion de talus à enlever puis on construit le mur de soutènement à l'abri de la grille de pieux qui contiennent la poussée des remblais par effet de voûte. L'espacement entre les axes des pieux est compris entre 0,50 m et 1,20 m et, de préférence, de l'ordre d'un mètre. Selon un mode de réalisation préférentiel, pour construire la grille de pieux, on foreà travers le remblai, une rangée de trous verticaux espacés ayant un diamètre compris entre 180 et 250 mm, on enfonce dans chacun desdits trous une poutrelle métallique et on injecte un coulis de ciment dans 11 espace libre entre la paroi de chaque trou et la poutrelle métallique. De préférence les poutrelles métalliques sont des profilés ayant une section transversale en forme de H du type HN 220. Pour élargir une autoroute sous un pont dont le tablier est supporté, à chacune de ses extrémités, par une culée composée d'une poutre transversale portée par des colonnes reposant sur un massif de fondation, lequel pont porte un passage supérieur qui est supporté par des remblais formant un talus en pente vers l'autoroute, on construit une grille de pieux située dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe dudit passage supérieur et situé immédiatement à l'arrière de chaque culée du pont, lesquels pieux ont une hauteur telle que leur extrémité inférieure soit située au niveau du massif de fondation de la culée et que leur extrémité supérieure soit située audessous du niveau de la route. Après avoir exécuté une grille de pieux, on déblaye le talus à l'abri de ladite grille, jusqu'à l'emplacement du mur de soutènement, on met en place un bouclier composé d'un coffrage métallique perdu monté sur des semelles métalliques perdues et on coule une semelle en béton armé puis le mur de soutènement. L'invention a pour résultat la possibilité de supprimer un talus de remblais pour le remplacer par un mur de soutènement en évitant les mouvements du remblai en place pendant la durée des travaux comprise entre le déblaiement du talus et la construction du mur. Ce résultat est obtenu par des travaux préparatoires qui consistent en l'exécution de pieux espacés, par exemple un pieu tous les mètres, ce qui réduit considérablement le coût, la durée et l'encombrement des travaux préparatoires et des engins pour les exécuter comparés aux moyens qui seraient nécessaires pour réaliser un rideau continu tel qu'un rideau de palplanches. Les essais réalisés ont montré qu'une grille discontinue composée d'un pieu tous les mètres contenait parfaitement les poussées des remblais utilisés habituellement dans les travaux routiers. En effet, les remblais situés à l'arrière des pieux prennent appui sur deux pieux voisins par un effet de voûte qui s'oppose à la poussée horizontale des remblais. Le procédé préférentiel pour exécuter les pieux qui consiste à forer des trous ayant un diamètre compris entre 180mm et 250 mm, à enfoncer une poutre métallique dans chaque trou et à injecter un coulis de ciment dans les trous présente de nombreux avantages. Il met en oeuvre des foreuses ou sondeuses peu encombrantes et dans des diamètres de forage courants qui permettent de forer très rapidement une rangée de trous à travers un remblai et pour un coût très faible. Si le remblai a tendance à s'ébouler, on fore en utilisant des boues qui consolident les parois du forage. La mise en place des poutrelles métalliques dans les trous forés est réalisée très rapidement au moyen d'un engin de levage léger. L'injection de coulis de ciment est facile à réaliser. En pénétrant dans les remblais, le ciment consolide ceuxci et il améliore l'effet de voûte. Dans le cas particulier mais fréquent où l'on désire élargir une chaussée d'autoroute sous un passage supérieur en supprimant des talus en pente vers l'autoroute, les procédés selon l'invention permettent de mettre en place très rapidement une grille de pieux forés à l'extrémité d'un pont en travaillant successivement sur chacune des deux demi largeurs de la route, du fait que le matériel utilisé est mobile et peu encombrant de sorte que la circulation sur le passage supérieur n'est pas interrompue pendant les travaux préparatoires. Les pieux s' appuient, d'une part, sur le massif de fondation et, d'autre part, sur la poutre transversale de la culée du pont et il n'est donc pas nécessaire de les enfoncer profondément dans le sol en place pour leur permettre de résister au moment du renversement dû à la poussée horizontale des remblais. De plus, l'extrémité supérieure des pieux est située au-dessous du niveau de la route, de sorte qu'une fois mis en place, les pieux ne gênent pas la circulation sur le passage supérieur pendant toute la durée des travaux et qu'on les laisse en place après la fin des travaux, ce qui évite des frais supplémentaires d'arrachage des pieux. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent,.sans aucun caractère limitatif, un exemple de mise en oeuvre des procédés selon l'invention. La figure I est une coupe transversale d'une autoroute à élargir sous un pont. La figure 2 est une coupe transversale de la même autoroute après élargissement. La figure 3 est une vue de dessus d'une extrémité du pont. La figure 4 est une coupe verticale d'une extrémité du pont après la première phase de construction du mur de soutenement. La figure 1 représente une autoroute 1 et une traversée de celle-ci par un passage supérieur sur un pont 2. Le tablier 3 du pont s'appuie à ses extrémités sur des-culées qui sont composées chacune d'une poutre transversale 4 portée par des colonnes 5 reposant sur un massif de fondation 6. La route 7 qui traverse l'autoroute est supportée, au delà des extrémités du pont, par des remblais 8 qui sont délimités par un talus 9 en pente vers l'autoroute. Les talus 9 occupent de la place sur le côté de la chaussée de l'autoroute et il arrive fréquemment que l'on désire élargir l'autoroute pour gagner une voie de circulation en supprimant un ou les deux talus 9 et en les remplaçant par des murs de soutènement 10 représentés sur la figure 2.Pour construire les murs 10, il faut commencer par déblayer les remblais du talus 9 mais évidemment cette opération ne peut être réalisée sans travaux préparatoires pour éviter que pendant la période où le talus a été enlevé et où le mur n'est pas encore construit les remblais 8 ne risquent de s'ébouler vers l'autoroute en entraînant l'effondrement de la route supérieure 7 et un risque d'obstruction de l'autoroute. Selon les procédés de l'invention, les travaux préparatoires consistent à construire à travers le remblai 8 un rideau discontinu de pieux 11 qui sont espacés les uns des autres et qui forment une grille. L'écartement e entre pieux est compris entre 0,50 m et 1,20 m, selon la nature des remblais et de l'ordre d'un mètre pour les remblais courants. Les essais réalisés ont montré que des pieux ayant un diamètre de l'ordre de 220 mm et un entre-axe e de l'ordre d'un mètre suffisent pour contenir les remblais courants. malgré le vide entre les pieux, les remblais qui sont tassés, forment des voûtes qui prennent appui sur deux pieux voisins et ces voûtes résistent à la poussée horizontale des remblais. Un espacement de l'ordre de 1,20 m pour des pieux ayant un diamètre de 200 mm correspond à un vide d'un mètre et constitue un espacement maximum au delà duquel l'effet de voûte risque de ne plus se produire. Pour des remblais plus fluides, on peut réduire l'espacement entre pieux et descendre jusqu'à un entre-axe de l'ordre de 0,50 m. La figure 3 est une vue de dessus d'une extrémité du pont montrant un rideau de pieux il situé dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe de la route 7 et immédiatement à l'arrière de la culée du pont, c'est-à-dire du côté de la culée opposé au tablier 3. On voit sur la figure 3 l'espacement e entre axes des pieux. On voit sur la figure 2 que les pieux 11 sont enfoncés dans le remblai 8 jusqu'à ce que leur extrémité inférieure soit située sensiblement au niveau du massif de fondation 6. L'extrémité supérieure des pieux 11 est située légèrement au-dessous du niveau de la route supérieure 7. Ainsi, les pieux 11 qui sont soumis à une poussée horizontale du remblai dirigée vers le talus qui a été enlevé, s'appuient par leurs deux extrémités sur le massif de fondation 6 et sur la poutre transversale 4, ce qui leur permet de résister à la poussée sans qu'il soit nécessaire d'ancrer les pieux profondément dans le sol en place pour leur permettre de résister au moment de renversement dû à la poussée, ce qui permet de contenir les remblais avec des pieux de hauteur relativement réduite et donc de diminuer le coût et la durée des travaux préparatoires. Selon un procédé préférentiel, on construit une grille de pieux 11 par la suite d'opérations suivantes. On fore d'abord, au moyen d'une petite sondeuse montée sur un véhicule situé sur la route 7, une rangée de trous de forage ayant un diamètre compris entre 180 mm et 250 mm et, de préférence, de l'ordre de 220 mm, qui est un diamètre de forage courant. On fore les trous sur une partie de la largeur de la route pendant que la circulation se fait sur l'autre partie. On fore les trous jusqu'à une profondeur qui correspond à celle du massif de fondation 6 ou légèrement plus bas que ce massif. On descend ensuite dans chaque trou, au moyen d'un petit engin de levage, une poutrelle métallique dont les dimensions transversales correspondent au diamètre du trou, par exemple des HN de 220 mm, ou tout autre profilé métallique ayant un moment d'inertie équivalent, tel qu'un profilé en I, en U ou en double U. La longueur des poutrelles est légèrement inférieure à la profondeur des trous, de telle sorte que les extrémités superieures des poutrelles se trouvent au-dessous du niveau de la route 7 et ne gêneront pas la circulation sur cette route. On injecte ensuite dans chaque trou, dans l'espace libre entre la paroi du trou et la poutrelle, un coulis de ciment. Une fois les opérations terminées sur une portion de la largeur de la route 7, on passe à une autre portion, les engins utilisés étant des engins peu encombrants qui permettent de travailler sur une portion de route ayant une largeur de l'ordre de trois à quatre mètres, sans interrompre la circulation sur la totalité de la largeur. Le forage des trous à travers le remblai, la descente des poutrelles et l'injection du coulis de ciment sont des opérations rapides et il est possible de réaliser une grille de pieux 11 sur toute la largeur d'une route en un seul poste de travail. Une fois la grille de pieux en place, la circulation peut etre rétablie sur la route supérieure 7. La figure 4 est une coupe verticale à plus grande échelle passant par l'un des pieux 11 et montrant le mur de soutènement 10 en cours de construction. On retrouve sur cette figure la culée de pont, une poutre 4 portée par des colonnes 5 reposant sur un massif de fondation 6 et le remblai 8 qui porte la route 7, laquelle franchit l'autoroute en passant sur le tablier 3 du pont. On a représenté un pieu constitué par un forage lita, qui descend au niveau du massif 6 et qui est situé immédiatement à l'arrière de la culée. On a également représenté à l'intérieur du forage 1laune poutrelle 11 plus courte que le forage, de telle sorte que l'ex- trémité supérieure est au-dessous du niveau de la route 7. Le forage est rempli d'un coulis de ciment 11b. La ligne en tirets 12 représente la limite du terrassement après l'enlève- ment du talus qui est réalisé après la mise en place de la grille de pieux 11. Le terrassement comporte non seulement l'enlèvement du talus, mais également le creusement d'une excavation 13 au-dessous du niveau de la route destinée à la mise en place de la semelle du mur de soutènement. Une fois le terrassement exécuté, on met en place un bouclier destiné à eviter des chûtes de remblai vers l'autoroute. Ce bouclier est composé d'un coffrage métallique vertical 14 ayant une hauteur de l'ordre de un à deux mètres, qui est porté par des poutrelles métalliques horizontales 15 formant une semelle. Le coffrage 14 et les poutrelles 15 sont destinés à être laissés en place dans la masse du béton armé et forment des coffrages perdus. Le repère 16 représente le coffrage de la face avant du mur qui est de tout type connu et qui est soutenu par des étais 17. Les armatures ne sont pas représentées sur le dessin. On remarque que la semelle en béton armé comporte une bêche 18 pour ancrer la semelle dans le sol et résister à la poussée des remblais sur le mur. La confection du mur de soutènement comporte les opérations suivantes.On divise la longueur du mur en plusieurs tranches ayant une largeur de l'ordre de 6 m, qui sont exécutées successivement. Pour chaque tranche, on exécute d'abord le terrassement. On met ensuite en place le bouclier 14 monté sur la semelle 15, le coffrage avant 16 et les ferraillages de la semelle et de la base du mur. Pour accélérer les opérations, on prépare à l'avance des ensembles préfabriqués de 6 m de largeur comportant le bouclier 14, les poutrelles 15, le coffrage 16 de la face avant , les étais 17 et les armatures de la semelle et du vdile et on met en place chacun de ces ensembles en une seule opération, au moyen d'un engin de levage. On coule la semelle 13 et la bêche 18, puis la base du mur 10 et un blocage en béton 19 situé à l'arrière du bouclier 14. La figure 4 représente ce stade de construction du mur. Après quoi on construit le voile supérieur du mur de soutènement de façon classique, entre deux coffrages et, après décoffrage, on remblaie derrière le mur de soutènement. La description qui procède est relative à l'application d'une grille de micropieux 11 dans un exemple particulier qui est celui du remplacement d'un talus de remblai pour élargir une autoroute. Il est précisé que cet exemple n'est pas limitatif et que des grilles de pieux espacés selon l'invention peuvent être utilisées dans tous les cas où il est nécessaire de contenir temporairement un remblai supportant une charge pendant des travaux qui nécessitent des terrassements, pouvant entraîneur l'éboulement des remblais, notamment des terrassements nécessaires à la construction d'un mur de sou tènement destiné à retenir les remblais. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les diverses étapes des procédés qui viennent d'être décrits à titre d'exemple pourront être remplacées par des étapes équivalentes. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour construire un mur de soutènement à la place d'un talus de remblais supportant une' charge, caractérisé en ce qu'on cons truit, à travers ledit remblai, une grille de pieux espacés, situés dans un plan vertical sensiblement parallèle audit mur de soutè nement et entre ladite charge et l'emplacement dudit mur, on dé blaye ensuite la portion de talus à enlever, puis on construit le mur de soutènement à l'abri de ladite grille de pieux qui con tiennent la poussée des remblais par effet de voûte. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espa entre les axes desdits pieux est compris entre 0,50 m.pt 1,20 m et, de préférence, de l'ordre d'un mètre. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que, pour construire ladite grille de pieux, on fore à travers le remblai une rangée de trous verticaux espacés ayant un diamètre compris entre 180 mm et 250 mm, on enfonce dans cha cun desdits trous une poutrelle métallique et on injecte un coulis de ciment dans l'espace libre entre la paroi de chaque trou et la poutrelle métallique. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour élargir une autoroute (1) sous un pont (2) dont le tablier (3) est supporté, à chacune de ses extrémités, par une culée compo sée d'une poutre transversale (4) portée par des colonnes (5) reposant sur un massif de fondation (6), lequel pont porte un passage supérieur (7) qui est supporté par des remblais (8) for mant un talus (9) en pente vers l'autorou e, caractérisé en ce que l'on construit une grille de pieux (11) situés dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe dudit passage supérieur et si tué immédiatement à l'arrière de chaque culée du pont, lesquels pieux ont une hauteur telle que leur extrémité inférieure soit située au niveau du massif de fondation de la culée et que leur extrémité supérieure soit située au-dessous du niveau de la route. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que, après avoir exécuté une grille, on déblaye le talus à l'abri de ladite grille, jusqu'à l'emplacement du mur de soutènement, on met en place un bouclier composé d'un coffrage métallique perdu monté sur des semelles métalliques perdues et on coule une semelle en béton armé puis le mur de soutènement. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendi cation 3, caractérisé en ce qu'il est composé d'une grille de pieux verticaux dont les axes sont espacés d'une distance compri se entre 0,50 m et 1,20 m, chaque pieux étant constitué par une poutrelle métallique placée à l'intérieur d'un forage ayant un diamètre compris entre 180 mm et 250 mm et par un coulis de ci ment qui est injecté dans l'espace compris entre la poutrelle et la paroi du forage. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dites poutrelles métalliques sont légèrement plus courtes que les trous de forage. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdites poutrelles métalliques sont des profilés ayant une section transversale en forme de H, de préfé rence des HN 220.