Brevet FR2576049A1 — publié le 19860718

PROCEDE DE REALISATION D'UN PIEU EN BETON OU MATERIAU SIMILAIRE A L'AIDE D'UN TUBE DE FONCAGE COMPORTANT DES AILETTES ET TUBE DE FONCAGE POUR SA MISE EN OEUVRE. La présente invention concerne essentiellement un procédé de réalisation d'un pieu en béton ou matériau similaire à l'aide d'un tube à ailettes et un tube de fonçage pour sa mise en oeuvre. On connait déjà par le brevet belge n 885 931 un pieu de fonçage comportant des ailettes 4 fixées ou non à la surface externe du tube 1. Ces ailettes sont soudées à une plaque 3 directement ou par l'intermédiaire d'un cylindre 15 formant une semelle de fonçage qui est d'une section plus grande que la section du tube lui-même. La disposition décrite dans ce brevet antérieur est prévue de manière à ménager des orifices 7 importants de sortie entre l'extrémité inférieure 4a du tube et la plaque 3 de manière à faciliter l'injection du béton dans l'espace dégagé par l'insertion de la semelle formée par la plaque 3 de section plus grande que la section du tube lui-même. L'inconvénient d'une telle structure réside dans le fait que la semelle de fonçage offre une résistance à l'enfoncement relativement importante, ralentissant l'opé- ration de fonçage. D'autre part, la présence de la semelle de fonçage repousse la terre et il ne se produit donc pas un mélange intime du béton ou matière similaire avec la terre à proxi- mité du tube de fonçage alors qu'il est important de réaliser un mélange intime entre la terre et le béton ou matière similaire pour réaliser un pieu de portance très importante. La présente invention concerne donc le nouveau problème technique consistant en la réalisation d'un pieu en béton ou matériau similaire de grande portance même dans les sols mous et d'une grande facilité d'en- foncement permettant des vitesses de fonçage élevées. Ce problème technique est résolu pour la pre- mière fois par la présente invention de manière satisfaisante. Ainsi, la présente invention concerne selon un premier aspect un procédé de réalisation d'un pieu en béton ou matériau similaire dans le sol, comprenant l'insertion d'un tube creux dans le sol pourvu extérieure- ment d'ailettes, permettant l'injection d'une matière fluide durcissable, par exemple un mortier, autour dudit tube au fur et à mesure de l'enfoncement du tube,par exemple par battage, ledit tube étant laissé à demeure dans le sol, caractérisé en ce qu'on prévoit un tube creux ouvert au moins à son extrémité inférieure de fon- çage, pourvu extérieurement et longitudinalemnat d'au moins deux ailettes dont le bord inférieur avoisine l'extrémité inférieure ouverte du tube venant en contact directement avec le sol, ledit tube étant pourvu à sa périphérie d'ouvertures permettant l'injection de ladite matière fluide au moins de part et d'autre de chaque ailette; et en ce qu'on injecte ladite matière fluide au fur et à mesure de l'enfoncement dudit tube à l'intérieur de celui- ci sous une pression suffisante pour vaincre la force de pénétration du sol à l'intérieur du tube résultant du fonçage, de sorte que ladite matière fluide s'écoule à l'extérieur du tube de part et d'autre desdites ailettes. Selon un mode de réalisation préféré, ce procédé est caractérisé en ce qu'on prévoit des éléments transver- saux conformés en auge dont la base est tournée vers le sol, disposes à la base du tube sensiblement perpendi- culairement au tube, dans lesquelles auges vient se loger le bord inférieur d'une ailette, en facilitant ainsi l'écoulement et le guidage de ladite matière fluide le long des ailettes et à distance du tube. Selon un mode de réalisation préféré, on prévoit un clapet anti-retour à l'intérieur dudit tube, de pré- férence vers sa base permettant de limiter la pénétra- tion de la terre du sol à l'intérieur du tube. Selon une autre caractéristique préférée, la section des ailettes est constante sur la majeure partie de leur longueur. Selon une autre caractéristique, on peut prévoir une enveloppe cylindrique autour des ailettes, qui est de préférence soudée aux bords longitudinaux des ailettes, en rigifiant ainsi davantage la structure. Selon une autre caractéristique, les ailettes sont conformées en demi poutrelles lEgqres, de préférence, à section en T. La présente invention concerne, selon un second aspect, également un tube de fonçage tel que précédemment défini, c'est-à-dire caractérisé en ce qu'il comprend un tube creux ouvert au moins en son extrémité infé- rieure de fonçage, pourvu extérieurement et longitudina- lement d'au moins deux ailettes dont le bord inférieur avoisine l'extrémité inférieure ouverte du tube destinée à venir en contact direct avec le sol, ledit tube étant pourvu à sa périphérie d'ouverturespermettant l'injection d'une matière fluide au moins de part et d'autre de chaque ailette. De même, de préférence, des éléments transversaux conformés en auge dont la base est disposée le plus près de l'extrémité inférieure du tube, sont fixés sensiblement perpendiculairement au tube au voisinage de sa base, le bord inférieur d'une ailette venant se loger à l'intérieur Z576049 d'une auge correspondante, en facilitant ainsi l'écoule- ment et le guidage de la matière le long des ailettes et à distance du tube. Egalement, on peut disposer, et de préférence fixer,une enveloppe cylindrique autour desdites ailettes en rigidifiant ainsi davantage la structure. Egalement, de préférence, les ailettes ont une section constante sur la majeure partie de leur longueur. Aussi, les ailettes peuvent être conformées en demi-poutrelles légères de préférence à section en T. Enfin, le tube est également de préférence pourvu à l'intérieur d'un clapet anti-retour. On obtient ainsi les avantages techniques précédemment annoncés, à savoir une faible résistance à l'enfoncement du tube et un meilleur mélange intime entre le sol et la matière fluide durcissable injectée, par exemple constituée par du mortier ou une résine synthétique durcissable. Par ailleurs, de préférence la hauteur des ailettes est de deux à trois fois le diamètre de l'extrémité infé- rieure du tube, et habituellement cette hauteur sera de à 60 cm. D'autre part, les ailettes réalisent une découpe du sol lors de l'enfoncement. En outre, les efforts de friction sont réduits par l'écoulement de la matière fluide couvrant le tube et les ailettes lors de l'enfonce- ment. Enfin, après le durcissement de la matière fluide durcissable, comme indiqué précédemment, le sol, mélangé intimement à la matière durcie, tel que du béton,est ver- rouillé entre les ailettes et le tube en augmentant la capacité de portance du pieu ainsi formé. En règle générale, la largeur des ailettes sera telle que l'empattement maximal sera de trois fois le diamètre du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - - la figure 1 représente un premier mode de réalisa- tion d'un tube ou pieu de fonçage selon l'invention pourvu d'ailettes; - - la figure la représente une vue en coupe selon la ligne de trace I-I de la figure 1; - la figure 2 représente un deuxième mode de réali- sation d'un tube ou pieu de fonçage selon l'invention; - la figure 2a représente une vue en coupe selon la ligne de trace II-II de la figure 2; - la figure 3 représente encore un autre mode de réalisation d'un tube ou pieu de fonçage selon l'invention; - la figure 3a représente une vue en coupe selon la ligne de trace III-III de la figure 3; et - la figure 4 représente une vue en coupe partielle d'encore un mode de réalisation d'un tube ou pieu de fon- çage selon l'invention pourvu d'un clapet anti-retour. En référence aux figures 1.et la, selon un premier mode de réalisation d'un tube ou pieu de fonçage selon l'invention, désigné par le numéro de référence général 1, ledit tube est creux et est ouvert au moins à son extrémité inférieure la de fonçage en présentant une ouverture 2. Selon le mode de réalisation représenté, on peut voir que le tube 1 est pourvu extérieurement et longitudinalement d'au moins deux ailettes 4, et ici quatre ailettes disposées à 90 , dont le bord inférieur 4a avoisine l'extrémité inférieure la ouverte du tube 1 qui est destinée à venir en contact direct avec le sol. Selon l'invention, ledit tube 1 est avantageusement pourvu à sa périphérie d'ouverture? 6 découpées dans la masse du tube au voisinage de son extrémité inférieure la de manière à permettre l'injection d'une matière fluide durcissable comme par exemple du mortier ou d'une résine synthétique durcissable, au moins de part et d'autre de chaque ailette 4. Autrement dit, on peut réaliser au préalable les ouvertures 6 par découpe à l'extrémité inférieure la du tube 1 et ensuite on fixera des ailettes 4, par exemple par soudage, de manière à ce que leur plan soit sensiblement parallèle à un plan de symétrie passant par un diamètre du tube, comme clairement visible à la figure la, l'ailette étant sensiblement disposée au centre ou symétriquement par rapport à l'ouverture 6 et avec son bord inférieur 4a au voisinage de l'extrémité inférieure la. Ici, les ailettes 4 affleurent à l'extrâr té inférieure la du tube 1. D'autre part, et comme cela se voit bien aux figures 1 et la, la section des ailettes 4 est constante sur la majeure partie de leur longueur, cette section étant décroissante en direction du tube seulement sur la fin et pouvant se terminer à une certaine distance du bord du tube, comme représenté, afin de ne pas terminer l'ailette en pointe. De préférence, la hauteur des ailettes est de 2 à 3 fois le diamètre du tube, en particulier au voisinage de son extrémité inférieure. D'autre part, de préférence, la largeur des ailettes est telle que l'empattement total du tube 1 avec les ailettes 4 est au maximum trois fois le diamètre du tube. Ainsi, lors du fonçage, la résistance à l'enfon- cement est réduite. Cette résistance à l'enfoncement est d'autant plus réduite que de la matière fluide durcissable, telle qu'un mortier ou une résine synthétique durcissable, est injectée sous pression à l'intérieur du tube par exemple par une dérivation 10 et vient s'écouler à l'extérieur le long du tube 6 et de part et d'autre des ailettes 4 par les ouvertures 6. On obtiendra ainsi après durcissement, compte tenu de l'injection constante de la matière fluide durcis- sable lors du fonçage, un pieu ayant un diamètre total au maximum de trois fois le diamètre du tube; donc, sur environ deux fois le diamètre, le sol est verrouillé entre les ailettes 4 et mélangé intimement avec la matière injectée durcie, telle que du béton ou une résine synthétique durcie. La réalisation d'un tel pieu est particulièrement adaptée lorsqu'on dispose de hauteurs de travail limitées et lorsqu'on travaille en sol mou. En référence aux figures 2 et 2a représentant une variante de réalisation du mode de réalisation de la figure 1, le même numéro de référence a été utilisé pour les parties identiques. On peut ici observer que la seule différence par rapport au mode de réalisation de la figure 1 réside dans le fait que des éléments transversaux 12 sont en outre prévus, conformés en auge dont la base est disposée plus près de l'extrémité du tube 1, c'est-à-dire en regard du sol. En outre, ces éléments en auge sont de préférence disposés sensiblement perpendiculairement par rapport au tube comme clairement visible à la figure 2a. Egalement, ces éléments en auge 12 sont disposés de manière à ce que-le bord inférieur 4a d'une ailette 4 vienne se loger à l'intérieur de l'auge, de préférence sensiblement au milieu de celle-ci comme claire- ment visible à la figure 2a. On comprend ainsi que lors de l'enfoncement du tube 1 dans le sol, la matière fluide durcissable aura un écoule- ment et un guidage facilités le long des ailettes 4 et à distance du tube 1 de manière à assurer un mélange intime de cette matière fluide durcissabie sur toute la dimension de l'ailette. Ainsi la largeur de l'auge 12 est au moins égale à la largeur de l'ouverture 6. D'autre part, la résistance à l'enfoncement ne sera que très légèrement accrue par la présence de ces éléments transversaux en forme d'auge. On obtient ainsi tous les avantages du premier mode de réalisation de la figure 1 avec l'avantage supplémentaire ci-dessus indiqué d'une distribution de la matière fluide durcissable sur toute la dimension transversale ou largeur des ailettes 4. En référence aux figures 3 et 3a, on a représenté encore une variante de réalisation du mode de réalisation de la figure 1 pour laquelle les mêmes numéros de référence ont été utilisés pour les parties identiques. On peut éga- lement constater que selon cette variante, on prévoit une enveloppe cylindrique 14 autour des ailettes 4. Cette enve- loppe cylindrique est de préférence soudée sur les ailettes 4, ceci permettant de rigidifier le dispositif et de limiter les efforts de torsion exercés sur les ailettes 4, On pourra noter, comme visible à la figure 4, que l'on peut prévoir de préférence un léger rebord annulaire 16 à la base de l'enveloppe cylindrique 14 de manière à minimiser les efforts exercés sur la soudure de l'enveloppe cylindrique sur les ailettes 4. D'autre part, ce rebord 16 étant d'une dimension limitée, la résistance à l'enfoncement ne sera que très faiblement modifiée par rapport au premier mode de réalisati, de la figure 1. D'autre part, et comme cela est visible à la figure 1, les ailettes peuvent être conformées en demi-poutrelles légères, de préférence à section en T. Enfin, en référence à la figure 4, le tube de fonçage peut être pourvu à l'intérieur d'un clapet anti- retour 18 formé ici par la combinaison d'un élément plat 20 ici sensiblement circulaire pourvu en son centre d'une ouverture 22 qui peut être obturée par un élément d'obtura- tion 24 maintenu prisonnier et guidé par un élément conique inversé 26 pourvu d'ouvertures 28 adéquates pour le passage correct de la matière fluide durcissable. On conçoit ainsi que ce clapet anti-retour 18 per- met d'éviter la pénétration du sol à l'intérieur du tube lors du fonçage de celui-ci. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représents qui n'ont été donnésqu'à titre d'exemples. L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. On comprendra d'autre part que le tube est de préfé- rence laisser à demeure dans le sol et est rempli de matière durcie, telle que du mDrtierou béton en résine synthétique, on obtient ainsi une portance maximale même à de faibles profondeurs. R E V E N D I C A T I-O N S 1.- Procédé de réalisation d'un pieu en béton ou matériau similaire, dans le sol, comprenant l'inser- tion d'un tube creux (1), pourvu extérieurement d'ailettes (4), permettant l'injection d'une matière fluide durcis- sable, par exemple un mortier ou matière synthétique durcissable, autour dudit tube, au fur et à mesure de l'enfoncement du tube, par exemple par battage, ledit tube étant laissé à demeure dans le sol, caractérisé en ce qu'on prévoit un tube creux (1) ouvert au moins à son extrémité inférieure (la) de fonçage, pourvu extérieurement et longi- tudinalement d'au moins deux ailettes (4), dont le bord inférieur (4) avoisine l'extrémité inférieure ouverte (2) du tube venant en contact direct avec le sol, ledit tube étant pourvu à sa périphérie d'ouvertures (6) permettant l'injection de ladite matière fluide durcissable au moins de part et d'autre de chaque ailette (4), et en ce qu'on injecte ladite matière au fur et à mesure de l'enfoncement du tube (1) à l'intérieur dudit tube avec une pression suffisante pour vaincre la force de pénétration du sol à l'intérieur du tube (1) résultant du fonçage, de sorte que la matière fluide durcissable s'écoule à l'extérieur du tube (1) de part et d'autre desdites ailettes (4). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit des éléments transversaux (12) conformés en auge, dont la base est disposée le plus près de l'extré- mité inférieure (la) du tube (1), disposés sensiblement perpendiculairement par rapport au tube, dans lesquelles auge' (12) vient se loger le bord inférieur (4a) d'une ailette (4), en facilitant l'écoulement et le guidage de la matière fluide durcissable le long des ailettes et à distance du tube. 3.- Procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce qu'on dispose une enveloppe cylin- drique (14) autour des ailettes (4). 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ailettes présentent une section constante sur la majeure partie de leur longueur. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailettes sont conformés en demi-poutrelles, de préférence à section en T. 6.- Tube de fonçage permettant de réaliser un pieu, caractérisé en ce qu'il comprend un tube creux (1) ouvert au moins à son extrémité inférieure (la) de fonçage, pourvu extérieurement et longitudinalement d'au moins deux ai]ettes (4) dont le bord inférieur (4a) avoisine l'extrémité inférieure (2) ouverte du tube (1) venant en contact direct avec le sol, ledit tube (1) étant pourvu a sa périphérie d'ouvertures (6) permettant l'injection d'une matière fluide durcissable au moins de part et d'autre de chaque ailette (4). 7.- Tube de fonçage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'éléments transversaux (12) conformés en auge dont la base est disposée plus près de l'extrémité inférieure (la) du tube (1), et sensiblement perpendiculairement au tube, dans lesquelles auges (12) vient se loger le bord inférieur (4a) d'une ailette (4). 8.- Tube de fonçage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les ailettes (4) précitéesont une section constante sur la majeure partie de leur longueur. 9.- Tube de fonçage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les ailettes (4) ont une forme en demi-poutrelle légère, de préférence à section en T. 10.- Tube de fonçage selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'une enveloppe cylindrique (14) est disposée autour des ailettes (4) en étant de préférence fixée par soudage à celle-ci. 11.- Tube de fonçage selon l'une des revendi- cations 6 à 10, caractérisé en ce que la longueur des ailettes (4) est de deux à trois fois le diamètre du tube (1). 12.- Tube de fonçage selon l'une des revendi- cations 6 à 11, caractérisé en ce que l'empattement total du tube de fonçage au niveau des ailettes (4) est au maximum de deux à trois fois le diamètre du tube (1). 13.- Tube de fonçage selon l'une des revendi- cations 6 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet anti-retour (18) à l'intérieur du tube (1) au voisinage de sa partie inférieure.