Brevet FR2730256A1 — publié le 19960809

l L'invention concerne une technique de réalisation de colonnes ballastées permettant de réaliser celles-ci même dans des conditions particulièrement difficiles tout en mettant en oeuvre des moyens d'exécution plus efficaces, plus simples et moins onéreux que les classiques aiguilles vibrantes. Les colonnes ballastées sont utiles notamment pour améliorer un terrain par exemple pour consolider un terre- plein, par formation dans le terrain de colonnes en matériau d'apport. Les aiguilles vibrantes développent une vibration horizontale qui est très efficace pour faire pénétrer une partie des matériaux d'apport à travers le sol naturel et pour bien compacter la colonne ballastée. Par contre, le défaut inhérent au sens de vibration est la difficulté à pénétrer des couches de sol relativement résistantes pour aller exécuter en dessous de celles-ci des colonnes ballastées dans des couches moins résistantes. A l'inverse, les vibro-fonceurs du commerce exercent une vibration uniquement verticale qui permet d'enfoncer facilement un profilé dans un sol, même relativement résistant, mais qui ne permet pas la réalisation de colonnes ballastées, à moins que ces profilés ne soient aménagés selon les caractéristiques de la présente invention. Selon l'invention, on utilise un profilé qui présente une portion d'extrémité à section droite en forme de H, cette portion comportant, entre les ailes du H et de chaque côté de l'âme verticale du profilé, au moins une première tôle inclinée vers le haut et vers l'extérieur du profilé, et au moins une seconde tôle inclinée vers le haut et vers l'intérieur du profil. Ces tôles déflectrices sont généralement planes mais elles peuvent être bombées, présenter tout profil désiré, régulier ou irrégulier. L'invention permet notamment d'obtenir les avantages suivants: - buter efficacement les matériaux constitutifs de la colonne ballastée, - régler la fréquence de vibrations du vibro-fonceur pendant l'exécution, ce que ne permet pas l'utilisation d'une aiguille vibrante. De préférence, pour améliorer la descente du profilé en facilitant l'évacuation du sol initial à l'emplacement de la colonne ballastée, on munit le profilé de tubes de lançage pour injecter un fluide, habituellement de l'eau. Les ailes du profilé peuvent également être munies sur leurs faces externes de nervures inclinées vers le bas. On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un tel profilé, en référence aux figures du dessin joint et la description et la figure feront apparaître d'autres particularités importantes du profilé de l'invention. Sur les figures: - la fig. 1 est une perspective schématique de l'extrémité inférieure du profilé; - la fig. 2 est un schéma du dispositif de vibro-fonçage, le profilé étant vu en coupe par un plan vertical passant par l'axe du profilé et perpendiculaire à l'âme du profilé; - la fig. 3 est une vue du profilé dans le sens de la flèche F de la fig. 1; la fig. 4 est une latérale de l'extrémité inférieure du profilé, et - la fig. 5 est une coupe du profilé par un plan horizontal situé au dessus des tôles déflectrices. Le dispositif de vibro-fonçage comprend essentiellement un vibro-fonceur V du commerce et un profilé selon l'invention soumis à l'action du vibrofonceur pour réaliser dans le sol S une colonne ballastée. Le profilé de vibro-fonçage représenté sur les figures est un profilé en H constitué d'une âme (1) entre deux ailes (2,3). Conformément à l'invention, le profilé est muni à une extrémité, de chaque côté de son âme 1, d'une tôle (4; 4') qui a été cintrée de façon à constituer une paroi inférieure (4A; 4'A)) inclinée vers le haut à partir de l'âme 1 et une paroi supérieure (4B; 4'B) inclinée vers le bas à partir de cette ame. Le bord inférieur (4a) de la paroi (4A) et le bord supérieur (4b) de la paroi (4B) sont soudés à l'âme, tandis que les bords latéraux (4c, 4d) des parois sont soudés aux faces internes (2a, 3a) des ailes (2,3). De même pour les parois 4'A et 4'B. Dans l'exemple représenté, les tôles défiectrices s'étendent d'une aile à l'autre et ne sortent pas du volume défini par les ailes du profilé. L'angle formé par l'âme (1) et chaque tôle inclinée (4A, 4B) est de préférence au plus égal à 45 et l'angle forme par l'âme et le défiecteur (4A) qui remonte vers l'extérieur du profilé est de préférence supérieur à celui formé par l'âme et le déflecteur (4B) qui remonte vers l'intérieur du profilé. Les ailes du profilé sont en outre munies sur leurs faces externes (2b, 3b) de nervures (5, 6) inclinées vers le bas à partir du plan P de 1' âme, symétriquement de chaque côté de ce plan. Les tubes de lançage sont des tubes verticaux (7,8) situés par exemple dans les coins formés par l'âme et les ailes pour injecter de l'eau ou autre liquide approprié à proximité des défiecteurs (4A, 4B), ces tubes étant éventuellement protégés par des carénages (9). Ces tubes verticaux 7 et 8 débouchent de préférence en partie basse dans l'enceinte formée par les tôles (4A, 4B) et l'âme du profilé et dans l'enceinte symétrique (4'A, 4'B), les tôles (4A et 4'A) étant munies de trous d'évacuation (10) permettant au liquide d'être injecté en dessous des tôles (4A et 4'A). Le principe de mise en oeuvre est le suivant: Phase 1. Le profilé est descendu dans le sol par vibro-fonçage et préférablement par lançage associé jusqu'à la profondeur de la colonne ballastée à réaliser. Dans cette descente les tôles (4A et 4'A) ont pour effet de repousser le sol naturel vers l'extérieur par deux phénomènes associés, leur inclinaison et la vibration verticale du profilé qui se transforme en vibration inclinée sur le sol. Il se crée ainsi une cheminée dans le sol. Le lançage facilite la pénétration et élimine, par remontée dans la cheminée, les matériaux les plus fins, en particulier les vases. Phase 2. Le profilé est remonté et redescendu plusieurs fois, de l'ordre de 2 à 5 fois, en maintenant la vibration et le lançage de façon à ramoner" cette cheminée et à l'agrandir. Phase 3 On réduit alors la pression de lançage, on maintient la vibration et on introduit le matériau constitutif de la colonne ballastée, tout en remontant le profilé par passes de 50 cm environ, en faisant des allers et retours de 1 m, assurant ainsi un bon compactage de la colonne ballastée. Les tôles ( 4B et 4'B) ont pour but de faciliter la remontée du profilé et la descente du matériau dans la cheminée. Les nervures extérieures du profilé facilitent la descente du matériau des colonnes et le lançage en facilite la mise en place, tout en purgeant des éventuelles chutes de mauvais sol dues aux éboulements locaux des parois de la cheminée. Parmi les améliorations à la technique classique apportées par cette invention, on peut citer: - la capacité de pénétration verticale, apportée par l'utilisation d'un vibro-fonceur, permet de pénétrer les éventuelles couches résistantes que peut présenter la structure du sol. En particulier, certaines structures du sol présentent des alternances de sable et gravier de bonne qualité et de couche d'argile molle ou de terrains compressibles dans lesquelles la technique d'amélioration par colonnes ballastées présente tout son intérêt. Si les couches résistantes dépassent 2 à 3 m, elles ne peuvent en général être pénétrées par les aiguilles classiques tandis que la présente invention permet de le faire. - la simplification apportée à la réalisation de colonnes ballastées dans des sites fluviaux ou maritimes sur lesquelles on veut établir, par exemple, un quai ou une digue. La méthode par aiguilles vibrantes nécessite en général la mise en place des matériaux à l'aplomb de l'aiguille au fur et à mesure de la réalisation de chaque colonne ballastée, surtout si celles-ci sont très profondes. Elle oblige donc à l'installation d'un système d'approvisionnement continu, par tapis par exemple, à partir de pontons divers. La possibilité apportée par l'invention de traverser des couches résistantes épaisses, permet de déposer d'abord, par simple clapage par exemple, une forte épaisseur de matériau de bonne qualité à l'emplacement de la surface de sol à traiter et à traverser cette couche avec le profilé pour réaliser la colonne. Cette méthode de travail peut également s'utiliser sur des chantiers terrestres de colonnes ballastées. - la réduction du coût d'exécution des colonnes ballastées, la présente invention pouvant être mise en oeuvre à partir de moyens simples que possède ou peut trouver facilement toute entreprise exécutant des travaux de fondation, et dont les dimensions peuvent être facilement choisies en fonction des besoins, ce qui n'est pas le cas des aiguilles vibrantes. - tous les avantages liés à l'utilisation d'un vibro-fonceur qui reste en permanence à l'extérieur de la colonne ballastée. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit. REVENDICATIONS 1. Profilé à descendre dans le sol pour réaliser une colonne ballastée, caractérisé en ce que le profilé présente une portion d' extrémité a section droite en forme de H qui comporte, entre les ailes (2,3) du profilé, de chaque côté de l'âme (1) du profilé, au moins une première tôle (4A, 4'A) défiectrice inclinée vers le haut et vers l'extérieur du profilé et au moins une deuxième tôle défiectrice (4B, 4'B) inclinée vers le haut et vers l'intérieur du profilé. 2. Profilé selon la revendication 1, dans lequel les tôles défiectrices (4A, 4B) sont planes. 3. Profilé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les tôles déflectrices sont constituées par deux parties d'une même tôle cintrée (4). 4. Profilé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'âme (1) du profilé fait avec chaque tôle inclinée un angle au plus égal à 45 . 5. Profilé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les tôles défiectrices (4A, 4B; 4'A, 4'B) s'étendent d'une aile à l'autre et ne sortent pas du volume défini par les ailes. 6. Profilé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les ailes (2,3) du profilé sont munies sur leurs faces externes (2b, 3b) de nervures (5) inclinées vers le bas à partir du plan (P) de l'âme (1). 7. Profilé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel des tubes verticaux (7,8) sont prévus pour l'injection d'un liquide à proximité des tôles inclinées (4A, 4B). 8. Profilé selon la revendication 7 dans lequel les tubes verticaux (7, et 8) débouchent en partie basse dans l'enceinte formée par les tôles (4A, 4B) et l'âme du profilé et dans l'enceinte symétrique (4'A, 4'B et âme), les premières tôles (4A, 4'A) étant munies de trous d'évacuation (10) permettant au liquide d'être injecté en dessous des premières tôles (4A, 4'A). 9. Dispositif pour réaluser une colonne ballastée, caractérisé en ce qu'il comprend un vibro-fonceur (V) et un profilé (1-3) selon l'une des revendications 1 à 8 soumis à l'action du vibro-fonceur. 10. Procédé pour réaliser une colonne ballastée, caractérisé en ce qu'on réalise la colonne par vibro-fonçage dans le sol d'un profilé selon l'une des revendications 1 à 8. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on associe un lançage au vibro-fonçage.