Brevet FR2601706A1 — publié le 19880122

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé d'ancrage d'un pieu de fondation dans le sol. Elle vise également un dispositif pour l'exécution de ce procédé. Il est déjà connu d'utiliser des membranes souples pour gainer un tube sur toute sa hauteur ou sur une partie de celle-ci, et dans laquelle on injecte du béton sous pression. Ainsi, la membrane se déforme radialement sous l'effet de l'injection sous pression et réalise des renflements ou des bulbes pénétrant dans les zones du sol offrant une moindre résistance. Ces bulbes ou renflements confèrent au pieu obtenu par injection de béton dans le tube, une bonne tenue dans le sol. Toutefois, les membranes souples utilisées jusqu'à présent étaient constituées par des enveloppes métalliques minces ou par des tissus imperméables. Dès lors, le béton des bulbes ou des renflements n'entrait pas en contact intime avec le sol. En d'autres termes, on n'obtenait pas une fixation positive ou un ancrage solide des bulbes et donc du pieu, dans le sol. Par ailleurs, on sait également réaliser des pieux par injection-moulage du béton dans un trou ménagé dans le sol. Bien que cette manière de procéder permette la liaison du béton avec le sol environnant, on ne peut pas contrôler le volume et/ou la forme des parties en béton liées au sol. En outre, une telle méthode d'injection directe du béton dans le sol procure une adhésion très aléatoire du béton au sol, car le béton pénètre dans toutes les fissures pouvant exister dans le sol. Il en résulte qu'on ne peut pas obtenir un ancrage correct du pieu, et que de plus, ce qui est-plus grave, le sol peut éclater sous l'effet de la pression du béton pénétrant dans les fissures. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant notamment un nouveau procédé qui permet le contrôle de la forme et du volume des bulbes en béton tout en assurant l'adhérence parfaite de ces bulbes au sol environnant. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'ancrage d'un pieu de fondation dans le sol et du type consistant à foncer un trou dans le sol et à prévoir au fond du trou une enveloppe dans laquelle on injecte un matériau durcissable, tel que par exemple du mortier de ciment, du béton ou une résine pour gonfler ladite enveloppe et ainsi créer au fond du trou un bulbe ou analogue formant l'embase du pieu, caractérisé en ce que ladite enveloppe étant poreuse et perméable, on réalise, sous l'effet de la pression d'injection du matériau dans l'enveloppe, une diffusion partielle de ce matériau au travers de l'enveloppe pour constituer autour de celle-ci une couche de matériau se combinant avec le sol environnant afin d'obtenir l'ancrage du pieu dans le sol. On comprend donc qu'en procédant ainsi, on confère au béton une forme définie grâce à l'enveloppe tout en lui permettant en même temps d'adhérer intimement et de manière homogène au sol qui l'entoure, grâce à la couche de béton traversant l'enveloppe et répartie tout autour de cette enveloppe. Suivant une autre caractéristique de ce procédé, le trou dans le sol est foncé à l'aide d'un tube dans lequel on introduit l'enveloppe précitée pour la faire parvenir au fond du trou, ce tube étant partiellement retiré avant d'effectuer l'injection sous pression du matériau dans l'enveloppe. On précisera encore ici qu'on peut réaliser un déploiement de l'enveloppe sous l'effet de l'injection sous pression du matériau avant que la diffusion proprement dite du matériau au travers de l'enveloppe ne s'effectue. L'invention vise également un dispositif pour l'exécution du procédé répondant à l'une ou l'autre des caractéristiques ci-dessus, ce dispositif comprenant une enveloppe située à l'extrémité-d'une conduite d'alimentation sous pression d'un matériau durcissable tel que par exemple mortier de ciment, béton ou résine, et caractérisé en ce que ladite enveloppe est en une matière textile tissée ou non tissée poreuse et perméable à au moins certains constituants du matériau injecté dans 1 'enveloppe. Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, l'enveloppe précitée forme une gaine qui est solidaire de l'extrémité de la conduite et entoure cette extrémité. Suivant un mode de réalisation de ce dispositif, une- extrémité de la gaine est fixée sur un premier plateau susceptible de coulisser le long de la conduite précitée, tandis que l'autre extrémité de la gaine est fixée sur un deuxième plateau solidaire de l'extrémité de ladite conduite. Le premier plateau précité est agencé à l'intérieur d'un tube de fonçage qui peut être intérieurement muni de cales ou analogues sur lesquelles repose ledit plateau. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, la conduite d'alimentation précitée, qui est percée d'orifices dans sa partie d'extrémité entourée par la gaine, est munie d'une butée de limitation de course du premier plateau. Cette butée peut être tout simplement constituée par une bague de raccordement de la partie d'extrémité de la conduite à la partie restante de cette conduite. On précisera encore que l'enveloppe ou gaine précitée comporte une paroi munie de plis repliables à la manière d'un parapluie fermé et dont la longueur est sensiblement égale à la distance séparant deux plis. Ainsi, sous l'effet de l'injection du béton dans l'enveloppe, celle-ci va d'abord se déployer pour pouvoir réaliser un volume de bulbe désiré, avant que ledit béton diffuse au travers de l'enveloppe comme expliqué précédemment. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un trou dans lequel a été introduit un dispositif conforme à l'invention et montré en coupe lui aussi - la figure 2 est une vue identique à la figure 1 mais montrant le dispositif après injection de béton sous pression - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe transversale de l'enveloppe poreuse et perméable, la figure 3 montrant cette enveloppe en position repliée, et la figure 4 montrant cette enveloppe en position partiellement et totalement déployée - la figure 5 illustre en coupe verticale un mode de réalisation possible du dispositif de l'invention; et - les figures 6 à 9 illustrent successivement, en coupe verticale passant par l'axe du trou de forage, la mise en oeuvre et le fonctionnement du dispositif montré sur la figure 5. Comme on le voit sur la figure 1, un dispositif conforme aux principes de l'invention dans sa forme la plus simple, comprend essentiellement une conduite 1 raccordée à une pompe P d'injection de mortier de ciment, béton ou analogue et comportant une extrémité 2 percée d'orifices 3 et autour de laquelle est fixée, par tout moyen approprié, une enveloppe ou gaine 4 en matière textile tissée ou non tissée qui est poreuse et perméable à certains constituants du matériau injecté par la conduite 1 et les orifices 3 dans ladite enveloppe. L'extrémité 2 dé la conduite 1 peut avoir le même diamètre que celui de la partie restante de ladite conduite, ou bien, comme cela est représenté, l'extrémité 2 peut constituer une partie de plus grand diamètre en formant par exemple une lanterne raccordée par un moyen approprié 5 à la partie restante de la conduite. Comme on le voit sur la figure 3, l'enveloppe ou gaine 4 comporte une paroi avec des plis 4a qui sont repliables à la manière d'un parapluie fermé, ce qui minimise le diamètre hors tout de l'enveloppe lorsque l'équipage constitué par la conduite 1 et l'extrémité 2 de cette conduite est introduit dans un trou T ménagé dans le sol. En outre, l'enveloppe avec ses plis 4a permettra avantageusement de disposer d'un volume utile pour le béton lorsqu'il sera injecté dans cette enveloppe, comme on va le décrire ci-après en expliquant le fonctionnement du dispositif. Après avoir foré le trou T dans le sol, on introduit l'équipage conduite 1 - extrémité ou lanterne 2 dans ce trou, et on raccorde la conduite 1 à la pompe P, comme cela est visible sur la figure 1. Lorsque la pompe P est mise en route, le béton passant dans la conduite 1 sort par les trous 3 de l'extrémité 2 et vient gonfler l'enveloppe ou gaine 4, comme on le voit bien sur la figure 2. Il se crée par conséquent un bulbe 10 de béton qui pousse sensiblement radialement le sol environnant S et, en raison du fait que, conformément à l'invention, l'enveloppe 4 est poreuse et perméable, une partie du béton va passer au travers de l'enveloppe 4 pour former une couche de laitance sur toute la paroi extérieure de l'enveloppe, cette laitance étant susceptible d'adhérer intimement au sol environnant S. De cette façon, le bulbe 10, ayant une forme bien définie grâce à l'enveloppe 4 constituera une embase qui est bien accrochée au sol grâce à la couche de laitance visible en 6 sur figure 2. Il suffira ensuite d'injecter du béton par une conduite telle que 7 dans le trou T pour remplir ce trou et réaliser ainsi un pieu solidement ancré au sol grâce au bulbe 10 qui est lui-même intimement lié au sol comme on vient de l'expliquer. Il est important de noter ici que, comme on le voit sur la figure 4, lorsque l'enveloppe 4 sera gonflée par le béton, les plis 4a commenceront par se déployer, comme on le voit en traits pleins sur la figure, puis l'enveloppe 4, lorsqu'elle sera complètement déployée, aura la forme représentée en traits pointillés et qui peut aller jusqu'à environ trois fois le diamètre de l'enveloppe 4 repliée. Bien entendu, comme cela est connu en soi, on pourra prévoir des barres d'armature dans le pieu, lesquelles ne sont pas représentées sur les figures 1 et 2. On se reportera maintenant à la figure 5 pour décrire un mode de réalisation plus sophistiqué d'un dispositif conforme aux principes de cette invention. L'enveloppe ou gaine 4 est ici fixée par une extrémité sur un premier plateau ou plaque 8 muni d'un orifice 8a et susceptible de coulisser le long de l'extrémité 2 de la conduite 1, laquelle extrémité est percée d'orifices 3. L'autre extrémité de la gaine 4 est fixée sur un deuxième plateau 9 formant une plaque d'assise. Le premier plateau 8 peut être introduit dans un tube 11 et reposer sur des cales ou analogues 12 situées à l'extrémité inférieure du tube. Un joint 13 peut être prévu entre la périphérie du plateau 8 et la paroi interne du tube 11. On a montré en 14 un élément qui peut servir de butée au soulèvement du plateau 8, comme on l'expliquera plus loin, cet élément pouvant aussi constituer une bague de raccordement de l'extrémité 2 à la partie restante de la conduite 1. On expliquera maintenant la mise en oeuvre du dispositif qui vient d'être décrit en se reportant plus particulièrement aux figures 6 à 9. Comme on le voit sur la figure 6, le tube 11, qui comporte une plaque d'obturation lia, est introduit dans le trou T. Puis, l'équipage constitué par la conduite 1, les plateaux 8 et 9 et la gaine 4 est introduite dans le tube 11, comme on le voit bien sur la figure 7. Bien entendu, on pourrait parfaitement introduire le tube 11 comportant déjà l'équipage précité, dans le trou T. Il est à noter ici que des barres d'armature 15 et des étriers 16 sont également introduits dans le tube 11 pour rigidifier le pieu en béton. On peut à ce stade introduire dans le tube 1 une certaine quantité de béton qui viendra reposer sur le plateau 8. Ensuite, comme on le voit sur la figure 8, on soulève le tube 11 jusqu'à ce que le plateau 8 vienne en contact avec la butée 14, ce qui évite bien sûr la rupture de la gaine perméable 4 dont la paroi est constituée ici par un pliage accordéon, comme on le voit bien sur la figure 5. Mais ce pliage pourrait tout aussi bien être constitué par celui représenté sur la figure 3. Revenant à la figure 8, on voit que, lorsque le tube 11 est partiellement retiré, la plaque d'assise 9 et la plaque d'obturation lia demeurent au fond du trou T. Le système est maintenant prêt pour l'injection de béton par la conduite 1, comme on le-voit sur la figure 9. Cette injection provoque le gonflage de l'enveloppe 4 comme expliqué précédemment. C'est dire qu'un bulbe 10 est formé à la base du trou T et que le béton traversant la gaine poreuse et perméable 4 forme une couche 6 de laitance ou analogue adhérant au sol sur tout le pourtour du bulbe 10 et assurant par conséquent un ancrage ferme du bulbe au sol et donc du pieu solidaire de ce bulbe. Le pieu lui-même résultera d'une injection de béton à l'intérieur du tube 11 et dans lequel seront noyés les barres d'armature 15 et les étriers 16. Il est à noter ici que le plateau 8, une fois le tube 11 retiré partiellement du trou T, évitera au sol environnant, à la base du trou T, de remonter dans le tube 11. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'on pourrait parfaitement utiliser un tube tel que 11 dans le cas du dispositif montré sur les figures 1 et 2. Par ailleurs, la longueur des plis 4a de la gaine 4 peut être quelconque, mais sera de préférence égale à la distance entre deux plis successifs, étant entendu que les dimensions de la gaine poreuse et perméable 4 seront choisies de façon à obtenir le volume de bulbe recherché. Egalement, le degré de porosité ou de perméabilité de la gaine ou enveloppe 4 sera choisi en fonction de divers paramètres, tels que par exemple la nature du matériau de gonflage de l'enveloppe 4 ou l'épaisseur recherchée pour la couche de béton traversant l'enveloppe sous l'effet de l'injection sous pression, mais, dans tous les cas, la porosité est telle qu'elle permettra la formation d'une couche de béton sous forme de laitance ou analogue répartie sur la surface entière de l'enveloppe. A cet égard, il n'est pas impossible de concevoir une enveloppe composée de parties ayant des degrés de porosité différents pour permettre la diffusion d'une quantité plus ou moins importante de béton à tel ou tel endroit. L'invention comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé d'ancrage d'un pieu de fondation dans le sol et du type consistant à foncer un trou dans le sol et à prévoir au fond du trou une enveloppe dans laquelle on injecte un matériau durcissable tel que par exemple du mortier de ciment, du béton ou une résine pour gonfler ladite enveloppe et ainsi créer au fond du trou un bulbe ou analogue formant l'embase du pieu, caractérisé en ce que ladite enveloppe étant poreuse et perméable, on réalise, sous l'effet de la pression d'injection du matériau dans l'enveloppe, une diffusion partielle de ce matériau au travers de l'enveloppe pour constituer autour de celle-ci une couche de matériau se combinant avec le sol environnant afin d'obtenir l'ancrage du pieu dans le sol. 2. Procédé selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le trou dans le sol est foncé à l'aide d'un tube dans lequel sil introduit l'enveloppe précitée pour la faire parvenir au fond du trou, ce tube étant partiellement retiré avant d'effectuer l'injection sous pression du matériau dans l'enveloppe. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise un déploiement de l'enveloppe sous l'effet de l'injection sous pression du matériau avant que la diffusion proprement dite du matériau au travers de l'enveloppe ne se réalise. -4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 et du type comprenant une enveloppe située à l'extrémité (2) d'une conduite (1) d'alimentation sous pression d'un matériau durcissable tel que par exemple mortier de ciment, béton ou résine, caractérisé en ce que ladite enveloppe (4) est en une matière textile tissée ou non tissée poreuse et perméable à au moins certains constituants du matériau injecté dans l'enveloppe. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe précitée forme une gaine solidaire de l'extrémité (2) de la conduite ( 1) et entourant cette extrémité. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une extrémité de la gaine (4) est fixée sur un premier plateau (8) susceptible de coulisser le long de la conduite précitée (1), tandis que l'autre extrémité de la gaine (4) est fixée sur un deuxième plateau (9) solidaire de l'extrémité (2) de ladite conduite. 7. Dispositif selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le premier plateau précité (8) est agencé à l'intérieur d'un tube T de fonçage intérieurement muni dè cales ou analogues (12) sur lesquelles repose ledit plateau. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation précitée (1) qui est percée d'orifices (3) dans sa partie d'extrémité (2) entourée par la gaine (4), est munie d'une butée (14) de limitation de course- du premier plateau (8). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bùtée précitée (14) est constituée par une bague de raccordement de la partie d'extrémité précitée (2) de la conduite à la partie restante de cette conduite. 10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe ou gaine précitée (4) comporte une paroi munie de plis repliables (4a) à la manière d'un parapluie fermé et dont la longueur est sensiblement égale à la distance séparant deux plis.