Brevet FR2634236A1 — publié le 19900119

PROCEDE POUR REPARER UNE FONDATION COMPORTANT DES TETES DE PIEUX DETERIOREES, NOTAMMENT DE PIEUX EN BOIS La présente invention concerne un procédé pour réparer une fondatipn comportant une structure reposant sur des têtes de pieux détériorées, notamment de pieux en bois, dans lequel on excave sous au moins une zone de ladite structure le sol entourant les têtes de pieux de cette zone jusqu'à une profondeur où les pieux ne sont pas détériorés. Dans des bâtiments relativement anciens fondés sur des pieux en bois, il est assez fréquent que le bois des têtes des pieux se détériore à la suite d'un abaissement durable du niveau de la nappe phréatique, tandis que les parties plus profondes de ces pieux se conservent bien dans la nappe et sont encore capables de supporter les charges de service pendant très longtemps. Ces détériorations conduisent à un écrasement des têtes des' pieux, se traduisant pas des tassements de la structure, qui se fissure s'il y a des tassements différentiels sensibles. Par conséquent, il importe de réparer la fondation assez tôt -pour éviter la ruine de cette structure. Suivant un procédé de réparation connu, on excave le sol sous la structure jusqu'à une profondeur suffisante pour y accéder et pour atteindre des parties saines des pieux, on installe des organes d'appui sur ces parties saines et l'on étaie provisoirement la structure sur eux, puis on coupe les têtes de pieux détériorées et on les remplace par de nouvelles têtes, généralement en béton afin d'éviter de nouvelles détériorations. En fin, on remblaie l'excavation avec soin, particulièrement autour des nouvelles têtes des pieux. Les inconvénients de ce procédé sont avant tout sa lenteur et son coût. Cela résulte notamment de la difficulté de réaliser un étayage suffisant dans un espace restreint et d'accès souvent malaisé, cet étayage pouvant être très dense si la structure à soutenir est en maçonnerie.Dans ces conditions, I'exécution des nouvelles têtes de pieux devient difficile et longue, de même que le remblayage. Un autre problème que pose ce procédé est celui de la stabilité transversale de la structure, non seulement au moment où plusieurs têtes de pieux ont été coupées et- sont remplacées par l'étayage, mais également quand la structure repose sur les nouvelles têtes après enlèvement de l'étayage. Si cette structure est un mur, comme c'est le cas le plus souvent, il faut avoir supprimé ou équilibré toute poussée latérale sur le mur, provenant par exemple du sol ou d'une voûte.Ainsi, pour réparer la fondation d'un mur de façade le long d'une rue, il faudra excaver le sol.à la fois du côté intérieur et du côté extérieur du mur, c'est-à-dire que le chantier occupera une partie de la rue et touchera probablement des canalisations ou des câbles passant devant la façade. Il en résultera des travaux supplémentaires et des frais dont on se passerait volontiers. Une autre solution consiste à réparer la fondation d'un mur en procédant par petites tranches successives le long de ce mur, de façon à limiter l'étayage à une zone de faible longueur du mur, laquelle est soutenue partiellement ou totalement par les zones adjacentes. On coupe les têtes des pieux et on prolonge le mur vers le bas jusqu la partie saine des pieux, par un massif en béton armé en forme de paroi et/ou de semelle. Toutefois, ce procédé est assez lent et coûteux; en outre il a l'inconvénient de créer une surcharge sur les pieux par le poids du béton, ce qui peut causer de nouveaux tassements. La présente invention a pour but d'éviter, dans une mesure substantielle, les inconvénients du procédé connu mentionné plus haut, en fournissant un procédé de réparation qui permet de travailler d'une façon plus simple et plus rapide, donc moins coûteuse, tout en assurant une bonne stabilité de la structure pendant la réparation et à long terme. Un but secondaire consiste à éviter aussi d'introduire une charge supplémentaire sur les pieux. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on enlève les parties détériorées à la surface des têtes des pieux, on fixe des éléments de liaison à des parties non détériorées des pieux, au-dessus du fond de l'excavation, on réalise une dalle en béton armé qui couvre au moins partiellement le fond de l'excavation et qui est liée aux pieux par lesdits éléments de liaison, et l'on enrobe dans au moins un massif en béton les têtes des pieux entre ladite dalle et ladite structure. Dans le cas où ladite structure comprend un mur de bâtiment, I'excavation peut s'étendre uniquement sous le mur et d'un seul côté du mur, ce qui permet par exemple d'éviter de toucher à des constructions situées de l'autre côté du mur. Si les pieux sont en bois, lesdits éléments de liaison peuvent comprendre des tiges d'acier ou des clous que l'on plante transversalement dans les pieux au niveau de ladite dalle. Dans une forme de réalisation préférée, on délimite ledit massif en béton au moins partiellement au moyen de coffrages perdus disposés entre des pieux ou des groupes de pieux, ce qui permet de diminuer la quantité de béton. Par ailleurs, on peut incorporer des éléments d'allègement dans le massif en Déton. Ces éléments peuvent comprendre des blocs de mousse synthétique ou des coffrages perdus pour évidements. Ils peuvent également comprendre des granulats légers, c'est-à-dire que le massif est en béton dit léger. Pour réparer la fondation d'un mur, une forme avantageuse du procédé prévoit qu'on divise l'excavation en deux zones longitudinales, à savoir une zone à bétonner s'étendant autour des têtes des pieux et le long du côté extérieur de l'excavation par rapport au bâtiment, et une zone de remplissage s'étendant le long de l'autre côté de l'excavation et au moins partiellement entre des pieux ou des groupes de pieux, I'excavation étant divisée au moyen d'une paroi disposée sur la dalle suivant un tracé en plan qui est crénelé de façon à passer entre des pieux ou des groupes de pieux pour définir les massifs en béton qui les enrobent. Suivant un aspect avantageux du procédé, on installe des tubes pour l'évacuation de l'air des zones de contact entre les pieux et la structure, lors du bétonnage du massif en béton. Une variante avantageuse du procédé prévoit que l'on. bétonne- ladite dalle et ledit massif en béton dans une même étape de bétonnage. D'autre part, après avoir réalisé le massif en béton, on peut remplir le reste de l'excavation au moins partiellement de béton contenant des éléments d'allègement. Selon une autre variante, on réalise en une seule étape de bétonnage ladite dalle, ledit massif en béton et un remplissage du reste de l'excavation, en formant un massif de béton qui s'étend vers le haut au moins jusqu'au niveau inférieur de ladite structure et qui contient des éléments d'allègement. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, de deux formes différentes de réalisation du procédé, en référence aux dessins, dans lesquels la fig. 1 représente en coupe transversale verticale une fondation détériorée d'un mur de façade d'un bâtiment, comportant des pieux en bois. les fig. 2. 3 et 5 sont des vues analogues à la fig. 1 et illustrent une première forme de réalisation du procédé selon l'invention, la fig. 4 est une vue en élévation suivant la ligne IV-IV de la fig.3, la fig. 6 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne VI-VI de la fig. 7 et illustre une seconde forme de réalisation du procédé selon l'invention. et la fig. 7 est une vue en coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la fig. 6. La fig. 1 représente, avant réparation, la fondation détériorée d'un mur de façade I d'un bâtiment porté par des groupes de pieux en bois 2 traversant un terrain 3 de qualité géotechnique médiocre dans lequel se trouve le niveau supérieur 4 d'une nappe phréatique. Dans cet exemple, on a représenté du côté intérieur du mur I le sol 5 d'une pièce du bâtiment, par exemple d'une cave, et du côté extérieur le trottoir 6 et la chaussée 7 d'une rue longeant le mur 1. Sous le trottoir, on voit également une canalisation d'égout'8, une conduite d'eau 9 et des câbles 10 qui sont enterrés devant le mur. Comme c est souvent le cas dans les constructions relativement anciennes, le mur 1 repose sur une semelle longitudinale en maçonnerie 12 ayant une face inférieure horizontale 13 qui s'appuie sur les têtes~ 14 des pieux 2 par l'intermédiaire de longrines horizontales en bois 15, du moins quand la fondation est en bon état. Il est bien connu que les pièces de bois, à l'exception de certains bois exotiques, ne se conservent très longtemps dans le sol qu'en dessous du niveau de l'eau.C'est pourquoi, dans le type de fondation représenté ici, il est d'usage de placer le niveau de la face 1 3 en dessous du niveau de la nappe phréatique 4. Toutefois, dans le cas présent comme dans beaucoup d'autres, le niveau phréatique 4 a été abaissé durablement par des mesures de drainage et de pompage, si bien que le bois des têtes de pieux 14 et des longrines 15 s'est mis à pourrir à partir de sa surface. Comme les longrines sont comprimées transversalement entre la semelle 12 et les pieux, elles s'écrasent généralement assez vite et la semelle 12, au stade représenté en fig. 1, s'appuie sur le coeur encore sain des têtes de pieux.Bien entendu. le mur I et sa semelle 12 ont pu subir des tassements et même des dégâts qu'il s'agira de réparer, mais le procédé décrit ci-dessous a essentiellement pour objet de rétablir une fondation solide et durable pour cette structure. Une première forme de procédé pour réparer la fondation de la fig. I selon la présente invention est illustrée par les fig. 2 à 5. En référence à la fig. 2, on fait une excavation 20 du côté de l'intérieur du bâtiment par rapport au mur 1, à partir du sol 5 de la cave. Cette excavation peut s'étendre sur une partie ou sur toute la longueur du mur et elle comprend une partie latérale 20a s'étendant à côté du mur 1 de la semelle 12 et des pieux 2, pour permettre d'accéder au niveau de la fondation, et une partie en sous-oeuvre 20b qui s'étend sous la semelle 12 autour des têtes de pieux détériorées 14, au moins jusqu'à une profondeur où le bois des pieux est encore sain et se conservera dans l'eau.En pratique, l'excavation' s'étend au moins jusqu'à un mètre en dessous de la semelle 12 afin qu'on puisse tr.,vailler dans des conditions acceptables sous cette semelle. Bien entendu, on soutient le terrain environnant par un dispositif approprié tel que des blindages 21, 22 soutenus par des cales 23 et des étais 24 qui peuvent aussi contribuer à stabiliser latéralement la semelle 12. On remarque que l'excavation s'étend très~ peu au-delà des pieux du côté de la rue, de sorte que ni les câbles et conduites 8 à 10, ni le trottoir 6 ou la chaussée 7 ne sont touchés par les travaux. On enlève les parties pourries des têtes de pieux 14 et des longrines 15. En général un étayage n'est pas nécessaire à ce stade, parce que la semelle 12 repose déjà sur des parties encore résistantes des pieux, qui ont supporté la structure jusqu'à maintenant. Un aspect particulièrement avantageux du procédé décrit ici consiste précisément à conserver ces parties résistantes durant toute l'opératiôn de réparation, pour qu'elles jouent le rôle d'un étayage. Lefond de l'excavation 2O est souvent formé d'un sol médiocre et gorgé d'eau. Dans le cas présent, on le recouvre d'une couche de propreté comprenant un lit de galets 26 et une couche de béton maigre 27 formant une surface horizontale et propre. Sur une hauteur de l'ordre de 1 5 cm au-dessus de cette surface, on plante dans le bois sain des pieux 2 un grand nombre de gros clous 28 qu'on laisse dépasser du bois. Un exemple typique prévoit environ quarante clous galvanisés de 20ex6 mm, plantés de 150 mm. Ces clous sont destinés à lier les pieux à une dalle en béton armé 30 (fig. 3) qu'on coule sur le béton maigre 27.A la place des clous 28, on peut prévoir d'autres organes de liaison entre la dalle et les pieux, par exemple de plus grosses tiges en acier galvanise qu'on insère dans des trous forés à travers les pieux. En référence aux fig. 3 et 4, la dalle en béton armé 30 s'étend, dans le cas présent, sur toute l'étendue du fond de l'excavation. Elle constitue une sorte de radier relativement mince, donc assez souple pour suivre d'éventuels tassements différentiels entre les groupes successifs de trois pieux. Ce radier est suffisamment lié aux pieux 2 pour leur transmettre d'importantes charges verticales. De plus, sa surface relativement grande lui permet de transmettre une certaine charge au sol sous-jacent 3, si celui-ci n'est pas excessivement compressible. On- obtient ainsi une répartition des charges transmises au sol, entre le radier d'une part et les pieux d'autre part.De ce fait, la fondation réparée présentera une sécurité accrue vis-å-vis des surcharges et permettra éventuellement de supporter des charges permanentes supplémentaires résultant, par exemple, d'une structure renforcée pour une nouvelle affectation du bâtiment, ou de l'adjonction d'un étage supplémentaire. Cependant, si l'on ne peut pas compter sur une réaction du sol et 5i l'on désire économiser du béton, on peut limiter la largeur de la dalle 30 à la zone excavée 20b sous la semelle 12 et on peut même la fractionner en plusieurs parties séparées entourant chacune un groupe de pieux, notamment si ces groupes sont relativement espacés et que la semelle 12 peut porter entre eux, après avoir été renforcée s'il le faut. Afin de transmettre ultérieurement à la dalle 30 les charges verticales provenant de la semelle 12, ainsi que d'arrêter ou de freiner le processus de dégradation des têtes de pieux 14, le procédé selon l'invention prévoit d'enrober ces têtes dans un massif en béton qui, dans le cas présent, enrobera en bloc les trois pieux 2 d'un groupe et formera également, entre les groupes successifs de pieux, un écran en béton sur tout le côté extérieur de l'excavation 20a, le long du blindage 21. Comme le béton est un peu plus lourd que le terrain naturel, il est avantageux de réduire la masse totale du béton que supportera la dalle 30. Cela peut se faire par différents moyens connus, tels que l'utilisation d'un béton contenant des granulats légers, mais cette solution est assez coûteuse. Dans le cas présent, on utilise une méthode simple et peu coûteuse consistant à placer des blocs 32 de polystyrène expansé ou d'une autre mousse synthétique légère et rigide entre les groupes successifs de pieux 2 (fig. 4). Des cales 33 empêchent le soulèvement de ces blocs et les maintiennent à distance de la face inférieure 13 de la semelle 12, pour que celle-ci soit bien enrobée de béton. Au cas où l'on aurait renforcé la semelle 12 par l'adjonction de poutrelles préfabriquées en béton armé 33', représentées en traits interrompus en fig. 4, les blocs 32 pourraient s'appuyer directement contre ces poutrelles. Pour éviter la formation de poches d'air le long de cette surface pendant le bétonnage et pour garantir une bonne liaison du béton avec la semelle 12, on installe une série de tuyaux 34 en PVC dont une extrémité 34a est fixée à une tête de pieu, tandis que l'autre extrémité 34b se trouve hors de l'excavation et pourra éventuellement servir à une injection ultérieure de lait de ciment. Dans cet exemple, le bétonnage s'étendra aussi à la partie latérale 20a de l'excavation, dans laquelle on a également prévu des blocs de polystyrène expansé 35 pour éviter une surcharge de béton sur la fondation.Les éléments 35 peuvent avantageusement etre calés contre le soulèvement par des étais verticaux 36 s'appuyant au plafond de la cave. Les blocs 32 et 35 peuvent être remplacés ou complétés par d'autres éléments connus pour l'allègement du béton, notamment des coffrages perdus formés par des fûts étanches en métal ou en matière synthétique. Si une tête de pieux en bois est détériorée à tel point qu'elle ne supporte plus du tout la semelle 12, on peut la couper au niveau de la dalle 3e et la remplacer par une pièce verticale de bois ou d'un autre matériau, pour supporter provisoirement la semelle et empêcher que le pieu remonte durant les travaux. Cette pièce sera aussi enrobée dans le massif de Déton. Avec ces dispositions, le bétonnage du volume restant dans I'excavation 20a et 20b peut si l'on veut, s'effectuer en une seule étape pour former un massif allégé 37 allant de la dalle 30 jusqu'à un niveau supérieur 38 (fig. 5) pouvant se trouver plus haut que la semelle 12. Dans le présent exemple, on n'a pas bétonné jusqu'au niveau primitif du sol 5, car on profitera ensuite d'abaisser celui-ci jusqu'au niveau 38. Le cas échéant, on pourra construire à ce niveau une nouvelle dalle pouvant prendre appui sur le massif 37. De préférence, le massif 37 est bétonné au moyen d'un béton fluidifié par un adjuvant approprié, pour qu'on obtienne un enrobage complet des têtes de pieux 14 et de la face inférieure 13 de la semelle. On peut également prévoir un adjuvant qui protège le béton contre les acides pouvant provenir du bois. A la fin du bétonnage, on peut récupérer le blindage 22 en vue de son réemploi. Une variante d'exécution particulièrement rapide consiste à effectuer une seule étape de bétonnage comprenant à la fois la dalle 30 et le massif 37 allégé par les Dlocs 32 et 35. La dalle ne se distingue alors du massif que par le fait qu'elle comporte une armature appropriée et qu'elle s'étend aussi sous les blocs d'allègement. Les fig. 6 et 7 illustrent une seconde forme de réalisation du procédé, dans laquelle les premières étapes peuvent se dérouler comme on- I'a décrit en référence à la fig. 2, y compris I'exécution de la dalle 30. Ensuite, on monte sur cette dalle une paroi constituée par exemple par un muret en maçonnerie de briques 40 ayant en plan, comme le montre la fig. 6, un tracé crénelé qui contourne les.groupes de pieux 2 de façon à définir un massif 41 autour de chaque groupe, en même temps qu'un écran 42 entre chaque massif 41 le long du côté extérieur de l'excavation. Le muret 40 servira de coffrage vertical pour le bétonnage des massifs 41 et de l'écran 42 en une seule étape. Dans ce but, il s étend vers le haut jusqu'à la surface inférieure 13 de la semelle 12 et un peu plus haut en dehors de la semelle. Comme dans l'exemple précédent, on peut installer des tubes d'évacuation d'air et utiliser un béton fluidifié. Dans la partie de droite de la fig. 6, on a représenté un cas particulier dans lequel on a trouvé que certains pieux 2' d'un groupe ont des têtes tellement détériorées qu'elles n'offrent pas une sécurité suffisante pendant les travaux de réparation et qu'on doit alors étayer provisoirement la semelle du mur à côté de ces têtes. Au lieu de réaliser un massif 41 sur les pieux 2', on renforce le dessous de la semelle par deux poutrelles préfabriquées 44 en béton armé ou précontraint qui prendront appui sur les deux massifs 41 adjacents et sur le muret 40 qui les délimite, ainsi que sur un muret intermédiaire 45 érigé à côté des têtes des pieux 2'. Les poutrelles 44 peuvent être liées à la semelle à l'aide de toute technique appropriée connue, par exemple à l'aide d'un béton de résine. En revanche, si certaines têtes de pieux sont encore en bon état, on peut envisager de ne pas les enrober de béton, mais seulement d'un produit de protection contre la pourriture. Le reste de l'excavation, c'est-à-dire la partie latérale 20a et les espaces vides entre les massifs 41, pourront ensuite être remplis de n'importe quelle manière appropriée. La. solution la plus économique consiste, simplement à remblayer en utilisant la meilleure partie des déblais de l'excavation si leur qualité est suffisante, ou bien un matériau d'apport tel que du sable. On peut également alléger ce remplissage en lui incorporant des éléments légers enrobés dans du béton. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. En particulier, si l'absence de conduites ou d'autres obstacles permet l'excavation du côté extérieur du mur I, cela peut être avantageux puisqu'on pourra mieux utiliser des machines qu'à l'intérieur du bâtiment. Le procédé selon l'invention est également applicable dans les cas où il faut accéder des deux côtés de la fondation. D'autre part, le procédé permet aussi de réparer d'une façon similaire une fondation ayant des pieux détériorés qui ne sont pas en bois. S'il s'agit de pieux en béton armé, on peut les lier à la dalle 30 en dégageant leur armature et en leur fixant des goujons transversaux. Revendications 1. Procédé pour réparer une fondation comportant une structure (1, 12) reposant sur des têtes de pieux détériorées, notamment de pieux en bois (2), dans lequel on excave sous au moins une zone de ladite structure le sol entourant les têtes de pieux de cette zone jusqu'à une profondeur où les pieux ne sont pas détériorés, caractérisé en ce que l'on enlève les parties détériorées à la surface (14) des têtes des pieux, on fixe des éléments de liaison (28) à des parties non détériorées des pieux, au-dessus du fond de l'excavation, on réalise une dalle en béton armé (30) qui couvre au moins partiellement le fond de l'excavation et qui est liée aux pieux par lesdits éléments de liaison, et l'on enrobe dans au moins un massif en béton (37, 41) les têtes des pieux entre ladite dalle et ladite structure. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite structure comprend un mur (1) d'un bâtiment, caractérisé en ce que l'excavation (20) s'étend sous le mur et latéralement (20a) d'un seul côté du mur. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les pieux (2) sont en bois, caractérisé en ce que lesdits éléments de liaison comprennent des tiges d'acier ou des clous (28) que l'on plante transversalement dans les pieux au niveau de ladite dalle (30). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on délimite ledit massif en béton (37, 41) au moins partiellement au moyen de coffrages perdus (32, 40) disposés entre des pieux ou des groupes de pieux. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que l'on incorpore des éléments d'allègement (32, 35) dans ledit massif en béton. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments d'allègement (32, 35) comprennent des blocs de mousse synthétique ou des coffrages perdus pour évidements. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments d'allègement comprennent des granulats légers dans le béton. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on divise la zone excavée (20) en deux zones longitudinales, à savoir une zone à bétonner (41, 42) s'étendant autour des têtes de pieux (14) et le long du côté extérieur de l'excavation par rapport au bâtiment, et une zone de remplissage s'étendant le long de l'autre côté de l'excavation et au moins partiellement entre des pieux ou des groupes de pieux, au moyen d'une paroi (40) disposée sur la dalle suivant un tracé en plan qui est crénelé de façon à passer entre des pieux ou des groupes de pieux pour définir les massifs en béton (41) qui les enrobent. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on installe des tubes (34) pour l'évacuation de l'air à partir des zones de contact entre les pieux et la structure, lors du bétonnage dudit massif en beton. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on bétonne ladite dalle (30) et ledit massif en béton (37) dans une même étape de bétonnage. 11. Procédé selon la revendication , caractérisé en ce qu'après avoir réalisé ledit massif en béton, on remplit le solde de l'excavation au moins partiellement de béton contenant des éléments d'allègement. 12. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on réalise en une seule étape de bétonnage ladite dalle (30), ledit massif en béton (37) et un remplissage du reste de l'excavation, en formant un massif en béton qui s'étend vers le'haut au moins jusqu'au niveau inférieur (l3) de ladite structure et qui contient des éléments d'allègement (32, 35).