Brevet FR2647481A1 — publié le 19901130

La présente invention est relative à un procédé pour la réalisation d'un volume libre en sous-sol, entre des immeubles existants, ainsi qu'à la construction obtenue. Plus particulièrement, elle concerne la réalisation, entre des constructions existantes, d'un volume libre en sous- sol, destiné à être aménagé par la suite en parking, bureaux, magasins ou autres. Lorsqu'il est nécessaire de réaliser une telle construction, en l'absence de bâtiment existant au-dessus de l'emplacement o s'effectueront les travaux, la technique connue généralement utilisée est celle de la paroi moulée, ou celle dite de la "Berlinoise", ou encore celle appelée la "Parisienne". Ces techniques consistent à construire un mur situé devant les murs mitoyens existants et servant à supporter les charges périphériques des planchers en sous-sol et la poussée des terres. Des tirants sont mis en oeuvre au fur et à mesure du terrassement. Toutes ces techniques imposent l'absence de constructions en surface, conduisent à une réduction du volume commercialisable et n'assurent pas une véritable reprise en sous-oeuvre des bâtiments mitoyens, avec pour conséquence, des tassements inévitables. Dans le cas o les immeubles situés sur le terrain sont conservés totalement ou même en partie, la technique actuelle consiste à réaliser des puits alternés ou des tranchées blindées étroites qui descendent jusqu'au niveau des fondations prévues. On construit ensuite, en remontant dans l'embarras des étais, un mur destiné à reprendre en sous- oeuvre les constructions mitoyennes ou, plus couramment pour des raisons d'économie, un mur qui passera devant le mur mitoyen et qui servira alors en même temps à reprendre les charges périmétriques du bâtiment projeté. Suivant cette méthode, les murs mitoyens ne sont généralement pas convenablement repris en sous-oeuvre et les sols sont d'autant plus décomprimés par l'excavation que les délais inhérents à ce type de procédé sont importants. La conséquence en est que des tassements se produisent inévitablement. De plus, la technique par puits alternés est dangereuse pour les exécutants et lente, car la terre est évacuée dans des seaux remontés à la corde, tandis que la mise en place des étais est délicate. Enfin, les délais sont longs et aléatoires, et les coûts élevés. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé pour la réalisation d'un volume libre en sous-sol entre des immeubles existants délimités par des murs mitoyens, du type suivant lequel: - on injecte sous les murs mitoyens un coulis de ciment jusqu'à une profondeur supérieure à celle du volume à construire, de manière à former des colonnes d'axe légèrement incliné sur la verticale, sur lesquelles prennent appui après durcissement les murs mitoyens; - on effectue un terrassement entre les murs mitoyens de manière à dégager le sommet des colonnes; - on arase le haut des colonnes faisant saillie par rapport à un plan vertical passant par le nu intérieur des murs mitoyens; - on procède à l'enfoncement, dans le terrain mis à nu entre les colonnes, de tiges métalliques en vue de sa consolidation; - on met en place, sur les parois verticales, une armature et on met en oeuvre du béton projeté par voie sèche de manière à constituer un voile périphérique. On obtient ainsi un volume libre, destiné à être aménagé en sous-sol, généralement sous un immeuble existant, tout en permettant la poursuite des travaux en superstructure et surtout en garantissant l'absence de tassements ultérieurs pour les bâtiments voisins. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, lorsque le volume à construire est situé sous un immeuble existant, on transfère les appuis de ses murs porteurs sur des pieux pour en reprendre les charges, avant de procéder à l'injection du coulis de ciment qui constituera les colonnes. L'invention a également pour objet une construction en sous-sol, qui comporte, dans le prolongement des murs mitoyens, une paroi en béton projeté et armé recouvrant des colonnes en béton sur lesquelles reposent lesdits murs mitoyens, et des tiges métalliques pour la consolidation du terrain situé à l'extérieur des murs mitoyens. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue en élévation des immeubles existants avant mise en oeuvre du procédé suivant l'invention; - les Fig. 2 à 5 sont des vues, également en élévation, des mêmes immeubles, lors des étapes successives du procédé de l'invention; Comme représenté à la Fig. 1, des immeubles existants sont délimités par deux murs mitoyens la, lb qui encadrent un immeuble 2 éventuellement conserve. Dans ce cas, l'immeuble 2 comporte des poteaux ou murs d'appui 2a, qui s'appuient, comme les murs la, lb, sur un terrain 3, et un plancher 4 au rez-de- chaussée, surmonté d'un ou plusieurs niveaux supérieurs 5. Conformément à l'invention on procède à la construction d'un volume libre 6 en sous- sol, dans le terrain 3 situé sous le plancher 4 et à l'intérieur du prolongement des murs mitoyens la, lb. A cet effet, on procède au préalable au transfert des appuis des poteaux ou murs porteurs 2a sur des puits ou des pieux 7 de manière à en reprendre les charges (Fig. 2) et on réalise éventuellement un premier terrassement du terrain jusqu'à un niveau 9a. Ce premier terrassement vise uniquement à dégager les abords des murs mitoyens en enlevant les briques ou caves existantes. On injecte alors sous les murs mitoyens la, lb, et suivant un axe Y-Y légèrement incliné sur la verticale, un coulis de ciment sous haute pression, qui refoule latéralement le terrain avec lequel il se mélange pour former un micro-béton; l'injection s'effectue rapidement en continu; à partir d'un niveau de profondeur plus bas que le plancher du volume 6 à construire, et en remontant jusqu'à atteindre les fondations des murs la, lb. Ce procédé, connu en soi sous le nom de "Jet Grouting", permet d'obtenir ainsi des colonnes 8 dont la base est située approximativement dans l'axe des murs mitoyens et qui sont inclinées à cause de la nécessité de dégager la tête de la machine durant l'injection. Le nombre des colonnes est déterminé d'après l'état du mur mitoyen: plus il est dégradé, plus les colonnes qui ont un diamètre compris entre 600 et 800 mm, doivent être resserrées mais leur entraxe est généralement compris entre 1,5 et 3 mètres. Les colonnes 8 assurent une consolidation transversale efficace du terrain 3 en place. On peut ensuite procéder aux travaux de terrassement général, en commençant par la périphérie, sous le plancher ou dallage 4 existant ou reconstruit le plus bas (Fig. 3). Le terrassement a pour objet de parvenir à un niveau de terrain inférieur 9b et dégager la partie supérieure des colonnes 8 le long de chaque mur mitoyen la, lb sur une hauteur suffisante pour pouvoir araser lesdites colonnes approximativement dans le plan vertical de l'intérieur des murs mitoyens la, lb. On recèpe ainsi toute saillie 10 par rapport à ce plan. Comme représenté à la Fig. 4, le terrain environnant mis à nu par le terrassement est consolidé entre les colonnes 8, de chaque côté des immeubles mitoyens, par des clous 11 de type connu, et de préférence constitués par des tiges métalliques profilées de longueur variable, dont l'adhérence au terrain est obtenue par injection d'un coulis de ciment. La longueur et le maillage des clous 11 sont donnés par le calcul en fonction de la nature du terrain, de la profondeur et des surcharges des bâtiments voisins. Comme cette opération est très rapide, on limite au maximum la décompression du terrain 3. On peut alors poser le long des parois verticales une double nappe de treillis soudé et de barres d'acier constituant une armature 12 pour une couche de béton 13 apportée par projection par voie sèche. On réalise ainsi un voile périphérique d'une épaisseur minimale de 20 cm, ne nécessitant généralement que deux passes, mais le nombre de passes peut être supérieur si l'épaisseur du voile est plus importante. Ce voile sert principalement à soutenir la poussée des terres et à supporter les charges verticales périphériques en phase définitive. Les séquences de terrassement, de consolidation du terrain et de projection de béton sont ensuite réitérées jusqu'à atteindre le niveau inférieur souhaité. Plus précisément, et comme représenté à la Fig. 5, chaque opération de terrassement jusqu'à un niveau 9b, 9c, 9d est immédiatement suivie d'une opération de consolidation du terrain 3 au moyen des tiges métalliques 11 puis de la mise en place du voile 13 en béton projeté sur les armatures 12, ceci sur la hauteur rendue libre par le terrassement, avant de poursuivre le terrassement jusqu'au niveau suivant et ainsi de suite. La profondeur de chaque terrassement est déterminée selon l'état des murs mitoyens et la nature du terrain 3. Elle est généralement comprise entre 1 m et 3 m. Enfin, un talochage est réalisé immédiatement après la projection de la dernière couche, permettant d'obtenir ainsi directement un parement de type enduit lissé, donc fini. On parvient de la sorte jusqu'à un niveau 14 correspondant au plancher de l'ouvrage à construire, plancher situé encore entre les colonnes 8 qui s'enfoncent plus profondément que ce niveau inférieur et qui sont en fait prolongées jusqu'à atteindre un sol de portance convenable. Le volume 6 ainsi construit est aménagé à la demande, par exemple par la réalisation de planchers en béton 15, 16. Les murs du volume 6 qui sont perpendiculaires aux murs mitoyens la, lb sont réalisés de la même manière, avec injection éventuelle de coulis de ciment pour la formation de colonnes, puis consolidation du terrain par clouage et projection de béton par voie sèche, sur les armatures 12. La présence des colonnes n'est justifiée que s'il y a également des murs mitoyens transversaux à supporter ou si les murs du volume 6 doivent euxmêmes servir d'appui au mur d'une nouvelle construction. Suivant une variante de réalisation, non représentée, on procède à une première passe de béton projeté par voie-sèche aussitôt après avoir recépé les colonnes 8 et avant de consolider le terrain 3 au moyen des clous 11. Cette projection de béton, faite immédiatement sur les parois dégagées par le terrassement et sans armatures, peut être nécessaire lorsque le terrain est de très mauvaise qualité, en attente de la mise en oeuvre du clouage. Suivant une autre variante de réalisation, également non représentée, les colonnes 8 peuvent être réalisées avec un diamètre plus important, rendu nécessaire par exemple lorsque les murs mitoyens sont trop dégradés. Les saillies 10 de ces colonnes 8 servent alors d'appui à un voile de béton construit le long des murs mitoyens la, lb et elles sont ensuite arasées au nu intérieur de ce voile de béton. Le plancher 4 peut être celui, ancien, de l'immeuble à réhabiliter ou un plancher neuf, puisque la réalisation du volume libre 6 est possible tout en permettant la poursuite normale des travaux en superstructure. On peut donc travailler simultanément vers le bas et vers le haut à partir du rez-de-chaussée. Les colonnes 8 assurent une reprise intégrale en sous-oeuvre des murs mitoyens, garantissant l'absence de tassements ultérieurs pour les bâtiments voisins. La file de ces colonnes périphériques forme une barrière matérielle qui empêche pratiquement tout mouvement du sol vers la fouille pendant les terrassements. Par ailleurs, après avoir été excavé, le terrain est très rapidement stabilisé par les clous 11; la rapidité d'exécution et la présence de ces clous empêchent tout mouvement du sol vers la fouille à ce stade de l'opération. La mise en oeuvre préalable des colonnes suivant le procédé "Jet Grouting" assure une reprise immédiate des charges verticales des murs mitoyens et autorise de ce fait de découvrir la paroi sur des longueurs importantes. Il n'y a donc plus de problème de recouvrement des armatures quasiment impossible à réaliser correctement comme c'est toujours le cas avec la technique de la paroi blindée. Du fait de la réalisation en béton projeté du voile périphérique, les armatures en attente pour les planchers, les rampes, et les voiles n'ont pas besoin d'être repliées avant coulage, puis découvertes au marteau piqueur, et dépliées ensuite comme c'est le cas lorsqu'on utilise des coffrages, d'o un grand progrès du point de vue de la précision d'implantation, de la qualité des reprises, des délais et des coûts. Cette même technique d'injection de colonnes et de clouage permet la réalisation du voile périphérique par des éléments de grandes dimensions, alors que les autres techniques obligent à une réalisation par panneaux de petites dimensions multipliant ainsi les zones de reprise des armatures et de bétonnage, et il est connu que dans ces zones, outre les délais supplémentaires nécessaires à leur réalisation, il est pratiquement impossible d'assurer une bonne qualité des prestations. Le voile périphérique réalisé rapidement aussitôt après la mise en place des clous assure la fermeture définitive de la fouille, contient la poussée des terres, et reprend les charges verticales des planchers des sous- sols en phase finale. Sa faible épaisseur se traduit par un gain de volume utilisable donc commercialisable, important pour le Maître d'Ouvrage. La technique de la projection par voie sèche est particulièrement bien adaptée au problème. En effet, outre qu'elle évite les coffrages difficiles à manutentionner en sous-oeuvre et procure un gain considérable sur le temps et les coûts, elle permet de mettre en place rapidement un béton de très bonne qualité et de combler les hors profils en consolidant le terrain en place. Globalement, l'invention apporte une rapidité d'exécution à tous les stades, qui garantit pour les ouvrages mitoyens et durant les travaux une sécurité et une qualité de réalisation jamais atteintes jusqu'à présent. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation d'un volume libre en sous-sol entre des immeubles existants délimités par des murs mitoyens (la,lb) caractérisé en ce que: - on injecte sous les murs mitoyens un coulis de ciment jusqu'à une profondeur supérieure à celle du volume (6) à construire, de manière à former des colonnes (8) d'axe (Y-Y) légèrement incliné sur la verticale, sur lesquelles prennent appui après durcissement les murs mitoyens (la,lb); - on effectue un terrassement entre les murs mitoyens de manière à dégager le sommet des colonnes; - on arase le haut (10) des colonnes (8) faisant saillie par rapport à un plan vertical passant par le nu intérieur des murs mitoyens; - on procède à l'enfoncement, dans le terrain (3) mis à nu entre les colonnes, de tiges métalliques (11) en vue de sa consolidation; - on met en place, sur les parois verticales, une armature (12) et on met en oeuvre du béton projeté par voie sèche de manière à constituer un voile périphérique (13). 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque le volume à construire est situé sous un immeuble existant, on transfère les appuis de ses murs porteurs (2) sur des pieux (7). pour en reprendre les charges, avant de procéder à l'injection du coulis de ciment qui constituera les colonnes (8). 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les saillies (10) des colonnes (8) servent d'appui à un voile de béton construit le long des murs mitoyens puis sont arasées au nu intérieur de ce voile de béton. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on procède immédiatement à une première projection de béton par voie sèche sur les parois mises à nu par le terrassement, aussitôt après avoir recépé les colonnes (8). 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on réitère les opérations de terrassement, de consolidation du terrain (3) par les tiges (11) et de projection de béton sur les parois jusqu'à atteindre le niveau correspondant au plancher (14) de l'ouvrage (6) à construire. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque opération de terrassement à des niveaux successifs (9b, 9c, 9d) est immédiatement suivie des opérations de consolidation du terrain et de mise en place du voile périphérique (13). 7.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le voile (13) en béton projeté sur les armatures (12) est mis en place sur la hauteur rendue libre par le terrassement. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les murs du volume (6) perpendiculaires aux murs mitoyens (la,lb) sont réalisés, après consolidation du terrain par clouage, par projection de béton par voie sèche sur les armatures (12). 9.- Construction en sous-sol réalisée selon le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte dans le prolongement des murs mitoyens (la,lb) une paroi en béton projeté et armé, recouvrant des colonnes (8) en béton sur lesquelles reposent lesdits murs mitoyens (la, lb) et des tiges métalliques (11) pour la consolidation du terrain (3) situé à l'extérieur des murs mitoyens (la,lb).