Brevet FR2507642A1 — publié le 19821217

La présente inventicnconcerne un procédé de compactage d'un sol sableux par vibration. On sait qu'il est possible d'améliorer les caractéristiques mécaniques des sols de qualité médiocre, tels que notamment les sols sableux, en les compactant par un procédé par chocs ou impacts ou encore par un procédé par vibration. Parmi les procédés par vibration, il existe un procédé qui consiste à enfoncer une palplanche ou un profilé verticalement dans le sol sableux à l'aide d'un dispositif vibreur, tel qu'un vibreur ou:un vibromarteau. Dans ce procédé connu, le profilé est enfoncé dans le sol puis retiré du sol pour être enfoncé à un autre endroit suivant un quadrillage prédéterminé. Le profilé, auquel le dispositif vibreur communique des vibrations, transmet à son tour des vibrations aux sous-couches du sol en compactant celui-ci et améliorant ses caractéristiques mécaniques, c'est-à- dire en améliorant l'angle de frottement interne du matériau et par suite en augmentant sa pression limite. On a toutefois pu constater par expérience que l'amélioration des caractéristiques mécaniques du sol qui est très nette en profondeur, décroît dans la partie supérieure de la couche, ceci vraisemblablement en raison de l'importance de plus en plus réduite du poids des matériaux sus-jacents. La présente invention vise à éviter un tel inconvénient en proposant un procédé de compactage d'un sol sableux par vibration qui permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques du sol, spécialement dans la couche supérieure. Ce but est atteint selon l'invention par un procédé de compactage d'un sol sableux, dans lequel on enfonce un profilé métallique verticalement dans le sol au moyen d'un dispositif vibreur, caractérisé par le fait que l'on fixe à la partie supérieure du profilé une plaque métallique horizontale de telle sorte qu'en fin de course d'enfoncement du profilé ladite plaque s'enfonce au dessous du niveau du sol. I1 est essentiel que, lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on enfonce suffisamment le profilé dans le sol pour que la plaque s'enfonce au dessous du niveau du sol en améliorant ainsi le compactage des couches supérieures. On améliore ainsi les caractéristiques mécaniques du sol, c'est-à-dire avant tout l'angle de frottement interne qui doit atteindre une valeur minimale de 300, ce qui correspond à une pression limite minimale d'environ 7 bars. Ces améliorations des caractéristiques mécaniques du sol se traduisent donc par une augmentation de la pression limite et du module de déformation, qui peuyent être mis en évidence par des mesures pressiométriques classiques. Le procédé de l'invention s'applique aux sols sableux, le terme "sols sableux" recouvrant aussi bien les sols sableux à grains moyens et fins que des sols sableux plus grossiers, tels que du gravier. Le terme "profilé" doit être pris au sens large comme englobant aussi bien les profilés proprement dits que des palplanches. Toutefois, on utilisera avantageusement des profilés en I, par exemple des profilés IPN (I profil normal). La plaque, qui constitue la caractéristique essentielle de la présente invention, sera avantageusement soudée sur le profilé à proximité immédiate de son extrémité supérieure. On pourra prévoir alors sur la plaque une découpe correspondant à la section du profilé de manière à pouvoir enfiler la plaque le long du profilé avant de la souder sur celui-ci. La plaque peut être de forme quelconque, mais on préfère une plaque carrée dont les côtés seront égaux à environ 2 à 5 fois la plus grande dimension du profilé. Ainsi, dans le cas d'un profilé en I ayant une hauteur de section de 200 millimètres, on pourra utiliser avantageusement une plaque carrée de 500 millimètres de côté. I1 est important pour la bonne réussite du procédé que l'on fasse fonctionner le dispositif vibreur dans une gamme de fréquencesdonnée. Les meilleurs résultats sont obtenus pour des fréquences de vibration sensiblement égales aux fréquences naturelles du sol. Pour des sols sableux a grains grossiers, les fréquences de résonnance vcnt généralement de 15 Hertz pour les graviers à 25 Hertz pour les sables moyens et fins. L'énergie de vibration sera distribuée aux noeuds d'un réseau ou quadrillage préalablement tracé sur le terrain à traiterdDnt la dimension dépendra de la distribution granulométrique du matériau du sol, de la compacité que l'on cherche à atteindreet de l'épaisseur du sol à traiter. Le profilé sera enfoncé dans le sol à un noeud du réseau, puis retiré pour être enfoncé à un autre noeud du réseau et ainsi de suite. La distance-entre les deux et le nombre de passes seront déterminés de façon précise sur le site, après détermination sur une zone d'essai. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et qui se réfère . aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 montre une vue partielle d'un appareillage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, dans une position correspondant à la fin de course d'enfoncement du profilé dans le sol ; et - la figure 2 montre les variations du module de déformation et de la pression limite en fonction du niveau de profondeur du sol, ceci avant vibro-compactage et après vibro-compactage soit au moyen d'un profilé seul, soit au moyen de l'appareillage représenté sur la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un appareillage destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention Cet appareillage comprend une grue porteuse sur chenilles ou sur pneus (non représentée) déplaçable sur le sol sableux 10 qulil convient de compacter. La grue supporte par l'intermédiaire de câbles12 un dispositif vibreur 14 apte à communiquer des vibrations à un profilé métallique 16 destiné à être enfoncé verticalement dans le sol 10. Le dispositif vibreur 14 repose, par l'intermédiaire de ressort de compression 18 sur un châssis horizontal 20 supporté par les câbles 12. Le dispositif vibreur 14est constitué, dans l'exemple représenté, par un vibro-marteau Ménard D 700 qui peut fonctionner dans un intervalle de fréquence compris éntre 15 et 30 Hertz. L'énergie vibratoire est créée par quatre poids excentriques contrarotatifs22 (dont trois sont visibles sur la figure 1) qui s'annulent au point milieu en donnant'la vibration verticale. Ce dispositif peut créer des amplitudes maximales de 35 millimètres. Le vibro-marteur D 700 est couplé à un générateur, par exemple un groupe hydraulique type GH 500 Ménard. Bien entendu, on peut utiliser tous types de dispositifs vibreurs, et en particulier des vibreurs à alimentation électrique. Le dispositif vibreur 14 comporte une broche 24 qui est fixée à l'extrémité supérieure 26 du profilé 16. Le profilé 16 est constituédins le cas présent d'un profilé'IPN de 8 mètres de longueur et ayant une hauteur de section de 200 millimètres. Pour améliorer le compactage du sol, plus particulièrement dans les couches supérieures du sol, on fixe sur le profilé 16, à proximité de son extrémité superieure 26, une plaque métallique horizontale 28. Dans l'exemple représenté, cette plaque est une plaque carrée de 50 centimètres de côté. La plaque est préalablement découpée de manière à former une découpe en I permettant d'enfiler cette plaque sur le profilé. La plaque est ensuite soudée sur le profilé à l'endroit voulu. I1 est préférable pour améliorer l'ensemble, de prévoir deux supports triangulaires 30 soudés d'une part sous la plaque 28 et d'autre part sur une aile du profilé 16. Comme indiqué plus haut, ilest essentiel d'enfoncer le profilé dans le sol 10 de telle sorte que, en fin de course, la plaque 28 s'enfonce en dessous du niveau du sol, comme cela apparaît sur la figure 1. Cet enfoncement, visible d'après le cratère 32 formé dans le sol, se traduit par une amélioration sensible des propriétés mécaniques du sol dans les couches supérieures, comme cela sera expliqué plus loin en référence à la figure 2. Avant d'effectuer l'opération de compactage proprement dite, on fera un essai préalable pour déterminer les dimensions du quadrillage et le nombre de passes à effectuer. De telles données sont fonction de la distribution granulométrique du matériau du sol du degré de compacité que l'on cherche à atteindre et de l'épaisseur du sol à traiter. Une fois cet essai préalable effectué, on procédera à l'opération de compactage proprement dite. Des contrôles seront ensuite effectués sur le terrain compacté, de manière à vérifier que la compacité recherchée a bien été obtenue. Toutefois, ces contrôles devront être effectués quelque temps après la fin de l'opération de compactage de manière à permettre la dissipation de la surpression d'eau insterticielle. Ces opérations pourront être effectuées par des mesures pressiométriques classiques. La figure 2 montre les variations du module de déformation et de la pression limite d'un sol sableux en fonction du niveau de profondeur, avant vibro-compactage (courbe A) et après vibro-compactage soit avec un profilé seul (courbe B), soit avec un profilé muni d'une plaque conformément à l'invention (courbe C). Les courbes représentées montrent une augmentation du profil moyen de 30 % sur les modules de déformation et de plus de 50 % sur les pressions limites sauf dans la tranche de sol superficiel (0 à 3 m) lorsque l'on n'utilise pas le profilé muni d'une plaque conformément à l'invention. On remarquera qu'en utilisant l'appareillage de l'invention, quel que soit le niveau de profondeur, la pression limite obtenue est toujours nettement supérieure à une pression limite de 7 bars, correspondant à un angle de frottement interne de 30 . Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulièrement décrit et représenté et on peut envisager d'autres variantes sans sortir du cadre de l'invention. REVEND ICAT IONS 1. Procédé de compactage d'un sol sableux, dans lequel on enfonce un profilé métallique verticalement dans le sol au moyen d'un dispositif vibreur, caractérisé par le fait que l'on fixe à la partie supérieure du profilé une plaque métallique horizontale de telle sorte qu'en fin de course d'enfoncement du profilé ladite plaque s'enfonce au dessous du niveau du sol. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plaque est soudée sur le profilé à proximité immédiate de son extrémité supérieure. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la plaque est une plaque carrée dont le côté est égal à 2 à 5 fois la plus grande dimension de section du profilé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le profilé est un profilé en I dont la hauteur de section est de 200 mm et que la plaque est une plaque-carrée de 500 mm de côté. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on fait fonctionner le vibreur à des fréquences de vibration sensiblement égales aux fréquences naturelles du sol à compacter.