Brevet FR2657906A1 — publié le 19910809

PROCEDE DE REALISATION DE PIEUX MOULES DANS LE SOL, PIEUX MOULES AINSI OBTENUS ET TUBE-EMPREINTE UTILISABLE POUR METTRE EN OEUVRE LEDIT PROCEDE. L'invention concerne la réalisation de pieux moulés dans le sol, tant le procédé de réalisation que les pieux moulés ainsi obtenus. L'invention est particulièrement bien adaptée aux sols mous pour lesquels les techniques de forage autres que la tarière creuse continue, nécessaires pour préserver l'intégrité du pieu moulé, sont délicates à mettre en oeuvre et, en conséquence, onéreuses En effet, les sols mous nécessitent le plus souvent soit une pré- consolidation du sol, par exemple par injection de coulis, soit la pose d'un chemisage, par exemple un tube perdu, pour éviter l'effondrement des parois Par ailleurs, les dimensions des pieux moulés réalisés par la technique de la tarière creuse continue sont dépendantes du couple maximal disponible au niveau de l'outil de forage et pratiquement limitées à une longueur de 20 mètres et à un diamètre de 1,2 mètre. L'invention propose un nouveau procédé de réalisation d'un pieu moulé, particulièrement bien adapté aux sols mous, de mise en oeuvre aisée et rapide, et utilisable notamment pour réaliser des pieux de grande dimension. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes: fonçage dans le sol S d'un tube métallique, fermé en pied par un sabot, pour réaliser l'empreinte du pieu à mouler, injection sous pression d'un mélange de prise, par exemple de béton, sous le pied du tube avec remontée progressive simultanée du tube-empreinte pour réaliser le moulage du pieu, mise en place optionnelle d'une armature métallique dans le pieu par fonçage dans le béton moulé. Selon une variante particulière du procédé selon l'invention, l'injection est réalisée au travers du sabot à partir d'une lance extensible parallèlement à l'axe du tube en dégagement du sabot, par exemple à une distance d'environ 1 mètre du sabot. Parmi les avantages techniques conférés par l'invention, il faut noter: l'absence de déblais de forage; le pré-compactage des parois du logement du pieu et la densification du terrain autour du futur pieu lors de l'opération de fonçage; Cette densification est parfaite par le refoulement progressif de ce même terrain avec pénétration d'un apport limité de béton dans celui-ci lors de l'opération d'injection proprement dite Il en résulte une amélioration sensible des caractéristiques de frottement latéral (+ 20 %) et de pointe (+ 30 %) du pieu. la garantie de la longueur et de l'intégrité du pieu; En particulier la technique du moulage sous pression sous le pied du tube-empreinte avec la remontée progressive de celui-ci évite les risques de striction au moulage Par ailleurs le contrôle de l'injection s'effectue aisément à partir de la pression d'injection et du volume de béton injecté Enfin, l'effort résultant de la pression de bétonnage assure également une bonne compacité au béton mis en place. la possibilité de mouler des pieux de grande dimensions en longueur et en diamètre. la récupération et la réutilisation possible du tube- empreinte de métal. L'invention concerne également un pieu moulé dans le sol et réalisé selon l'une quelconques des variantes du procédé présenté ci-dessus. L'invention concerne, enfin, un tube-empreinte de métal utilisable lors de la mise en oeuvre du procédé présenté ci-dessus Plus particulièrement, le tube-empreinte comporte un tube métallique fermé en pied par un sabot, une conduite d'injection reliée à au moins une tête d'injection disposée à l'extrémité libre d'une lance d'injection se projetant au travers du sabot. Selon un premier mode de réalisation, la lance d'injection est extensible et déplaçable parallèlement à l'axe du tube par des moyens d'actionnement, par exemple du type vérin hydraulique, solidarisés au tube Cette caractéristique réduit les fuites de béton au niveau du sabot et les risques liés à la remontée prématurée de ce dernier. L'interpénétration béton/sol au niveau de la paroi s'en trouve encore améliorée. Selon une variante de réalisation du tube-empreinte, la tête d'injection est positionnée sur l'axe central du tube-empreinte Avantageusement, elle comporte des ouvertures latérales réparties régulièrement à sa périphérie Ceci assure un remplissage homogène de la cavité d'injection ménagée par le tube-empreinte lors de sa remontée. Selon un mode de réalisation particulier du tube- empreinte, la tête d'injection est escamotable dans un logement prévu dans le sabot de façon à assurer sa protection lors de l'opération de fonçage du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après qui se réfère aux dessins dans lesquels la figure 1 montre une représentation schématique en coupe axiale longitudinale d'un tube-empreinte conforme à l'invention, et la figure 2 montre une représentation schématique des diverses étapes de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la réalisation d'un pieu moulé dans le sol. Le tube-empreinte 10 illustré schématiquement à la figure 1 est constitué principalement d'un tube externe 11 en acier résistant au fonçage et/ou au battage Ce tube externe 11 est fermé en pied par un sabot 12 en tôle épaisse soudé à l'extrémité inférieure du tube (si l'on considère la figure 1) Le diamètre du tube 10, par exemple 1 mètre, est sensiblement égal à celui du pieu moulé à réaliser A titre d'exemple non limitatif, le tube-empreinte 10 a une longueur de 30 mètres. Une conduite d'injection 14 est disposée de façon coaxiale au tube à l'intérieur de celui-ci et est maintenue en place par un jeu d'entretoises 16 et 18 soudées sur la paroi interne du tube 11 La conduite 14, dite de bétonnage, présente un diamètre (par exemple 10 cm) adapté au passage de tout mélange de prise tel qu'un béton de pieu classique ou un béton à fibres métalliques. L'entretoise 18 sert également à maintenir en place un vérin annulaire 20, actionné hydrauliquement à partir d'une ligne de raccordement 22, et susceptible de déplacer, en extension ou en rétraction linéaire selon l'axe XX' du tube 11, une lance d'injection 24 prolongeant la conduite 14 et de diamètre légèrement inférieur à celui de cette conduite 14 La lance 24 est terminée par une tête d'injection 26 qui, dans sa position rétractée (illustrée sur la figure 1), est escamotée dans un logement complémentaire de protection 28 prévu dans le sabot Dans le cas ici décrit à titre d'exemple non limitatif, la tête présente une forme tronconique à pointe dirigée vers le haut de la figure 1 pour réaliser ainsi une coopération de butée axiale avec le sabot 12 Cet agencement permet une bonne protection de la tête d'injection et une transmission des efforts axiaux au sabot 12 lors de l'opération de fonçage du tube- empreinte dans le sol La tête 26 ( 26 a) est, par ailleurs, pourvue d'orifices latéraux 30 ( 30 a) répartis régulièrement à sa périphérie. Sous l'action de la pression hydraulique dans la chambre du vérin annulaire 20, la lance d'injection 24 est déplacée par le piston du vérin en position d'extension axiale dans laquelle son extrémité libre portant la tête 26 a se projette au travers du sabot 12 en dégagement de celui-ci jusqu'à une distance réglable comprise entre 1 et 2 mètres de ce dernier (la position 26 a de la tête et le piston annulaire du vérin 20 sont illustrés en pointillé sur la figure 1) Il est ainsi possible d'injecter, sous le pied du tube, le mélange de prise. Sans sortir du cadre de l'invention, d'autres moyens d'actionnement de la lance d'injection sont utilisés dans des variantes non représentées Dans une première variante, le vérin annulaire est remplacé par plusieurs vérins montés en parallèle Dans un seconde variante, les moyens d'actionnement de la lance sont de type élastique à extension axiale et disposés entre une butée fixe solidaire du tube et une butée mobile solidaire de la lance, par exemple constitués d'un empilement de rondelles Belleville montées tête-bêche, comprimées lors du fonçage du tube et expansibles lors de la remontée de ce dernier. Dans encore d'autres variantes du tube-empreinte selon l'invention, la forme et le montage au travers du sabot de la tête d'injection sont modifiés pour s'adapter au modèle de pieu à réaliser et au type de terrain destiné à recevoir le pieu Certains tubes sont équipés d'une pluralité de lances extensibles avec des têtes d'injection séparées Dans d'autres cas, l'injection est réalisée à partir ou au voisinage immédiat du sabot. La figure 2 illustre les diverses étapes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention Plus précisément, la figure 2 a montre le tubeempreinte 10 en cours de fonçage dans le sol S Le fonçage est réalisé par tout moyen classique adapté aux caractéristiques du sol dans lequel le pieu doit être réalisé, notamment un dispositif de vibro- fonçage ou de battage A titre d'exemple non limitatif, le tube 10 est foncé à l'aide d'une tête de vibro-fonçage convenablement solidarisée à la tête du tube-empreinte 10. D'une façon classique dans le domaine du fonçage ou battage de pieu, l'équipage mobile formé du tube 10 et de la tête vibro-fonçage 32 est d'une part érigé et maintenu verticalement, d'autre part mis en oeuvre à l'aide d'un appareillage approprié, non représenté, comportant entre autres un mât de guidage avec treuil ou une grue mobile et un groupe générateur de pression hydraulique Il est à noter que l'invention est susceptible d'être mise en oeuvre aussi bien à terre (cas illustré sur la figure 2) qu'en milieu aquatique (marin ou fluvial) à partir d'une barge ou d'une plate-forme. La figure 2 b montre la position du tube-empreinte 10 dans le sol en fin de fonçage On peut remarquer que pendant toute l'opération de fonçage, la tête d'injection est en position "de protection" rétractée dans le sabot 12 Il est à noter que le fonçage du tube 10 fermé en pied effectue un compactage du terrain en pointe et le long des parois du logement 33 du pieu. Après avoir procédé au branchement de l'extrémité libre de la conduite d'injection 14 à la sortie d'une pompe à béton (non représentée), on procède à la mise en extension progressive de la lance d'injection et à la sortie de la tête d'injection par mise en pression du verin hydraulique Pour ce faire, il est en général nécessaire, selon la consistance du sol au pied de tube, de commencer à remonter légèrement le tube-empreinte pour permettre l'extension de la lance d'injection et le début de l'opération d'injection de bétonnage (voir la figure 2 c). Le béton 34 est injecté sous pression par les orifices 30 à partir de la tête 26 selon les flèches représentées à la figure 2 c pour occuper la cavité ménagée dans le sol par la remontée simultanée du tube-empreinte 10 (l'extraction du tube 10 étant réalisé avec l'aide de la tête vibrante 32) La position de la tête d'injection dégagée du sabot permet une compacité régulière du béton et une bonne interpénétration de celui-ci avec l-es parois du logement 33 L'injection proprement dite est réalisée de façon progressive avec un contrôle continu des paramètres d'injection tels que la pression d'injection et le volume de béton injecté en fonction de la remontée du tube foncé. A l'issue de l'opération d'injection, le tube-empreinte 10 est totalement extrait du sol prêt à être réutilisé De façon optionnelle, une cage d'armature métallique (non représentée) est ensuite enfoncée par vibrage dans le pieu de béton fraîchement moulé. L'invention n'est pas limitée à des pieux à section circulaire mais peut être mise en oeuvre pour réaliser des pieux à section polygonale, par exemple carrée, selon la forme correspondante adoptée lors de la fabrication du tube-empreinte 10. REVENDICATIONS. 1 Procédé de réalisation d'un pieu moulé dans le sol, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes: fonçage dans le sol S d'un tube métallique ( 10) fermé en pied par un sabot ( 12) pour réaliser l'empreinte du pieu à mouler, injection sous pression d'un mélange de prise, par exemple de béton, sous le pied du tube-empreinte avec remontée progressive simultanée du tube-empreinte ( 10) pour réaliser le moulage du pieu ( 34), mise en place optionnelle d'une armature métallique dans le pieu ( 34) par fonçage dans le béton moulé. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection est réalisée au travers du sabot ( 12) à partir d'au moins une lance extensible ( 24) parallèlement à l'axe du tube en dégagement du sabot ( 12), par exemple à une distance d'environ un mètre de ce dernier. 3 Pieu moulé, caractérisé en ce qu'il est réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2. 4 Pieu moulé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé en béton classique renforcé d'une armature métallique. Pieu moulé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé en béton renforcé de fibres métalliques. 6 Tube-empreinte utilisable pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un tube métallique ( 11) fermé en pied par un sabot ( 12), une conduite d'injection ( 14) reliée à au moins une tête d'injection ( 26) disposée à l'extrémité libre d'une lance d'injection ( 24) se projetant au travers du sabot ( 12). 7 Tube-empreinte selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lance d'injection ( 24) est extensible et déplaçable parallèlement à l'axe du tube par des moyens d'actionnement ( 20) solidarisés au tube. 8 Tube-empreinte selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent au moins un vérin hydraulique monté à l'intérieur du tube, de préférence un vérin de type annulaire ( 20). 9 Tube-empreinte selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement de la lance sont de type élastique à extension axiale et disposés entre une butée fixe solidaire du tube et une butée mobile solidaire de la lance. Tube-empreinte selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la tête d'injection ( 26) est disposée sur l'axe central du tube. 11 Tube-empreinte selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la tête d'injection ( 26) comporte des orifices latéraux ( 30) répartis régulièrement à sa périphérie. 12 Tube-empreinte selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la tête d'injection ( 26), en position rétractée, coopère en butée axiale avec le sabot ( 12). 13 Tube-empreinte selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que la tête d'injection ( 26) est escamotable dans un logement ( 28) ménagé dans le sabot ( 12) pour assurer la protection de la tête lors de l'opération de fonçage du tube ( 10).