Brevet FR2646190A1 — publié le 19901026

PROCEDE D'AMELIORATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET DE LA RESISTANCE AU TASSEMENT D'UN SOL La présente invention se rapporte à un procédé d'amélioration des caractéristiques mécaniques et de la résistance au tassement d'un sol, de manière à ce qu'il puisse recevoir les fondations d'un bâtiment ou d'un remblai. Certains sols à l'état naturel ont des caractéristiques mécaniques insuffisantes pour recevoir des charges importantes, et il est nécessaire de les améliorer, notamment en ce qui concerne leur portance et leur résistance au tassement. A cette fin, on connaît des techniques qui consistent à inclure des matériaux compactables dans le sol au moyen d'un mandrin métallique tubulaire creux prévu à cet effet, monté coulissant sur des glissières. verticales et engagé en force dans le sol par vibration et/ou pression. Suivant une première technique, le mandrin est muni à son extrémité inférieure d'un clapet qui se ferme automatiquement lorsqu'il est au contact du fond du trou et est ensuite rempli d'un matériau granulaire qui est le plus souvent du sable. Après cette opération, le mandrin est remonté sur une certaine hauteur, ce qui libère une partie du sable grâce à l'ouverture du clapet puis redescendu en appui contre le sable, ce qui ferme le clapet. Le mandrin est alors vibré afin de compacter le sable préalablement libéré par lui. L'opération est répétée autant de fois que nécessaire jusqu'à l'obtention d'une colonne de sable compacté sensiblement cylindrique. Suivant une autre technique, s'il apparaît que le sol ne risque pas de s'effondrer, le mandrin est retiré du sol et le matériau granulaire est introduit depuis la surface dans le trou ménagé dans le sol par le mandrin. Le matériau granulaire est ensuite compacté par une nouvelle pénétration du mandrin et ainsi de suite jusqu'à l'obtention d'une colonne compactée affleurant la surface. De telles inclusions présentent toutefois l'inconvénient d'avoir des performances modestes puisqu'elles ne permettent qu'une faible amélioration de la portance et qu'il est nécessaire d'en prévoir un nombre très élevé pour améliorer la résistance au tassement du sol. De plus, il est difficile d'obtenir une bonne compacité du matériau granuleux constituant la colonne. On connaît aussi une technique qui permet de réaliser de telles inclusions en injectant sous pression du matériau granulaire tel que du sable dans le sol par l'intermédiaire d'un mandrin enfoncé dans celui-ci. Cette technique entraîne une consommation élevée de matériau et d'énergie, ainsi que des difficultés de réalisation. Par ailleurs, une autre technique employée pour améliorer les caractéristiques mécaniques d'un sol consiste à le pilonner à l'aide de masses très importantes, pouvant aller jusqu'à 150 tonnes et larguées à grande hauteur. Le pilonnage augmente la densité du sol, mais aussi au même moment, sa pression intersticielle, ce qui provoque une remontée de l'eau de la nappe phréatique vers la surface du sol, et mise en pression de l'eau qu'ilcontient. Dans les sols limoneux et notamment argileux, cette eau sous pression ne peut être drainée rapidement, ce qui serait nécessaire afin de dissiper la pression intersticielle du sol, et d'obtenir une réelle efficacité du pilonnage, et une amélioration importante des caractéristiques mécaniques du sol. Pour cette raison, cette technique n'est que peu efficace sur les sols limoneux, notamment argileux. De plus, il est souvent nécessaire de pratiquer une excavation pour pouvoir compacter le sol en profondeur et l'améliorer localement, excavation qui est ensuite remplie de matériau de remblai. Le coût de ces opérations ainsi que celui des matériaux de remblai, qui sont employés en grandes quantités, augmentent de manière importante le prix de revient de ce procédé. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé d'amélioration des caractéristiques mécaniques d'un sol par pilonnage permettant à la fois d'assurer un drainage de l'eau contenue dans le sol qui remonte vers la surface ou vers des couches plus perméables du fait de l'augmentation de la pression intersticielle, et d'inclure des matériaux dans le sol à améliorer afin de le rendre plus sensible aux effets du pilonnage. A cette fin, ce procédé consiste à réaliser dans le sol des inclusions de matériau granulaire prenant sensiblement la forme de colonnes verticales cylindriques, à compacter ce matériau granulaire, avant de compacter le sol par pilonnage. Le matériau granulaire des inclusions absorbe l'eau qui remonte sous l'action du pilonnage, ce qui permet de drainer le sol traité et donc, en conséquence, de dissiper la pression intersticielle engendrée par le pilonnage. Grâce à la présence de ces inclusions, l'efficacité du compactage par pilonnage est considérablement accrue sur tous les types de sols, et en particulier sur des sols limoneux et notamment argileux. En outre, la combinaison des inclusions et du pilonnage permet une densification du sol selon deux directions, tant verticalement grâce au pilonnage qu'horizontalement grâce à la présence des inclusions, mais surtout grâce à leur épaississement sous l'action du pilonnage qui permet de décupler l'effet de densification horizontale. Les colonnes peuvent être réalisées jusqu'à de grandes profondeurs et leur nombre, leur position, leur diamètre est déterminé en fonction du sol à traiter, de la charge, des caractéristiques à obtenir et de l'énergie dynamique disponible. De préférence, le matériau granulaire employé est du sable dont l'inclusion dans le sol est réalisée au moyen d'un mandrin tel que précité. REVENDICATIONS 1- Procédé d'amélioration des caractéristiques mécaniques et de la résistance au tassement du sol, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser dans le sol des inclusions de matériau granulaire prenant sensiblement la forme de colonnes verticales cylindriques, à compacter ce matériau granulaire, avant de compacter le sol par pilonnage. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau granulaire employé est du sable. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et/ou 2, caractérisé en ce que les inclusions de matériau granulaire sont réalisées au moyen d'un mandrin métallique tubulaire creux engagé en force dans le sol par vibration et/ou pression, et monté coulissant sur des glissières verticales de manière à être vibré afin de compacter le matériau granulaire.