Brevet FR2756853A1 — publié le 19980612

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une colonne de matériau dans le sol au moyen d'un appareil à secouage comportant une tête de fonçage avec une masse de balourd susceptible d'être entraînée, et comportant au moins un canal d'amenée de matériau; elle concerne aussi une colonne de matériau dans le sol pour encaisser des charges ou pour compacter le sol, qui comprend un pied de colonne produit in situ présentant un premier diamètre de grande taille et un fûfit de colonne produit in situ et présentant un second diamètre plus faible que le premier. En outre, l'invention concerne un appareil à secouage spécial pour réaliser les colonnes de matériau précitées et pour mettre en oeuvre le procédé précité. Des corps de compactage en forme de colonne dans le sol du genre indiqué et les procédés correspondants pour leur réalisation sont connus dans une multiplicité de formes de réalisation. On citera ici uniquement à titre d'exemple les colonnes de gravier et de cailloux produite au moyen d'appareils à secouage, que l'on réalise, grâce à des quantités d'additifs correspondants et à des opérations de compactage par tassement, également avec un pied de colonne de diamètre agrandi. Si l'on utilise un mortier au lieu de gravier et qu'on le distribue au moyen d'un dispositif à secouage, il en résulte alors des colonnes de mortier tassées ou des colonnes de finition tassées. Les colonnes précitées ne permettent, en raison des opérations de tassement prolongées qu'un faible taux de production par appareil et par unité de temps. Par conséquent, le procédé est relativement peu économique. En outre, il se produit à chaque fois une excavation ou un soulèvement du plan de travail de l'ordre de grandeur d'environ 1 m3. Les déblais qui se produisent ici doivent donc être éliminés. Ceci produit des frais additionnels. L'intégration d'un panier d'armature ou d'une tige d'armature n'est pas possible. Les colonnes de matériau précitées ne sont par conséquent pas appropriées pour encaisser des forces de traction ou des forces transversales, ou encore des couples. Selon des procédés analogues, on peut distribuer du béton au moyen d'un appareil à secouage, et il se produit alors ce que l'on appelle des colonnes de béton vibré. Ces colonnes de béton conviennent pour la réalisation dans des sols meubles sans composants de cohésion notables, et un taux de production relativement élevé est possible. Dans des sols cohérents, dans la couche de fondation ou la couche du sol pour intégration dans la zone du pied de colonne on ne peut réaliser un pied de colonne agrandi que de manière conditionnelle en raison de la consistance du béton pompé. En règle générale, le pied de colonne correspond dans sa section transversale sensiblement à celle de l'appareil de vibrage. Enfin, on connaît des colonnes purement en béton, dans lesquelles on produit une ouverture élargie dans le sol à l'extrémité d'un trou de forage, par exemple par refoulement explosif, et l'on peut réaliser, par remplissage avec du béton, un pied de colonne élargi sous un fût de colonne plus mince. On connaît en outre des colonnes dites "Soilcrete" dans lesquelles on peut produire, en réglant les jets injectés dans le temps et dans leurs quantités, des pieds de colonne élargis et des fûts de colonne d'un diamètre comparativement réduit. On connaît également un corps en forme de colonne et destiné à encaisser des charges, dans lequel on réalise au moyen du procédé "Soilcrete" un pied de colonne élargi, dans lequel on met en place une colonne de béton préfabriquée. Partant de cette situation, l'objectif de l'invention est de proposer un procédé pour réaliser un corps dans le sol, et de proposer un corps correspondant, que l'on puisse fabriquer de façon économique avec une grande capacité pour chaque intervention des appareils, et qui soit en particulier également approprié pour des sols meubles comme pour des sols cohérents. La solution à ce problème est un procédé qui se distingue par le fait qu'on descend la tête de fonçage approximativement jusqu'à la profondeur déterminée pour le pied de la colonne de matériau, on retire la tête de fonçage en déposant du gravier ou des cailloux sous une quantité partielle de la profondeur de la colonne de matériau, on redescend la tête de fonçage en tassant et en refoulant le gravier ou les cailloux dans le sol au maximum de la quantité partielle précitée, et l'on retire la tête de fonçage en déposant du béton jusqu'à la surface du sol. Il est particulièrement économique d'élargir le pied de colonne par un abaissement unique de la tête de fonçage. Selon la résistance du sol ou selon la taille désirée pour le pied, il peut être aussi avantageux de répéter au moins une fois les opérations du procédé consistant à tirer la tête de fonçage en déposant du gravier ou des cailloux et à redescendre ensuite la tête de fonçage en tassant et en refoulant le gravier ou les cailloux. La colonne de matériau conforme à l'invention et produite selon le procédé ci-dessus se distingue par conséquent par le fait que le pied de colonne est un pied de gravier ou de cailloux vibré, et que le fût de la colonne est un fût en béton, qui s'étend au moins partiellement jusque dans le pied de colonne. Le produit résultant comporte donc un pied de colonne qui convient également pour des sols cohérents comme pour des sols meubles, qui possède l'élargissement désiré pour mieux encaisser les charges, dont la réalisation relativement longue dans le temps est cependant réduite précisément à celle du pied de colonne. Le fût de colonne en béton est fermement intégré à ce pied, et le fût de colonne peut être réalisé rapidement et présenter vis-à-vis du pied de colonne une zone de transition avec des proportions de béton dans le gravier ou les cailloux compactés. Dans un mode de réalisation préféré, le fût de colonne peut être armé en mettant en place un panier d'armature ou une tige d'armature, de sorte que l'on peut encaisser sans problèmes en particulier des forces de traction et de flexion. La réalisation du fût de colonne peut avoir lieu avec une capacité augmentée vis-à-vis des colonnes vibrées de cailloux. Ici, il est en particulier avantageux qu'il ne se produise pas de déblais notables autour de l'ouverture dans le sol. Après terminaison, la tête du fût de colonne peut être libérée et raccourcie à une longueur désirée. Un appareil approprié pour mettre en oeuvre le procédé et pour réaliser les colonnes de matériau précitées est caractérisé en ce qu'un tube de bétonnage est agencé sur l'appareil ou dans celui-ci. L'avantage est ici que l'on peut rééquiper des appareils existants de façon conforme à l'invention, le cas échéant également uniquement provisoirement pour le cas d'application spécial. Le canal d'amenée de matériau de grande section pour le gravier ou les cailloux peut être réalisé d'une manière connue en soi et être équipé d'un bouchon perdu. Il est aussi possible de prévoir une réalisation du canal d'amenée de matériau pour le gravier ou les cailloux à la manière d'un sas, et selon cette réalisation, lorsqu'on fait descendre l'appareil, on alimente avec une surpression le canal qui n'est pas obturé vers le bas. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont expliqués en détail ci-après en se référant aux dessins. La figure 1 montre une colonne de matériau selon l'invention, en coupe verticale; la figure 2 montre une colonne de matériau selon l'invention, en coupe transversale; la figure 3 montre un appareil selon l'invention en élévation et en représentation d'ensemble; la figure 4 montre un appareil selon l'invention en coupe transversale à travers la tête de fonçage; et la figure 5 montre une coupe transversale à travers un corps dans le sol selon l'invention, à la même échelle que la tête de fonçage de la figure 4. Dans la figure 1 est montrée une coupe verticale à travers le sol sous une surface d'appui 11, avec une colonne de matériau 12. Celle-ci est constituée d'un pied de colonne 13 en gravier ou en cailloux, ainsi que d'un fût de colonne 14 en béton. Le fût de colonne 14 pénètre sensiblement dans la zone du pied de colonne 13. Dans le fût de colonne 14 on a mis en place un panier d'armature 15 et/ou une tige d'armature centrale 16. Dans la figure 2 on a désigné les mêmes éléments de la colonne de matériau 12 avec les mêmes références, dans le plan de coupe A-A à la figure 1, de sorte que l'on peut se référer à la description de la figure 1. Le fût de colonne 14, avec le panier d'armature 15 et/ou la tige d'armature 16, repose approximativement au milieu dans le pied de colonne 13. Dans la figure 3, on peut voir un appareil à chenille 21 avec un châssis de support vertical, également appelé "jumelle" 22 sur la surface d'appui 11. Depuis le châssis de support 22 est suspendu un dispositif de vibrage 23 en forme de colonne, qui comporte une tête de fonçage 24 à son extrémité avant. Cette tête peut être mise en mouvement de secouage au moyen d'un balourd en rotation autour d'un axe vertical. Elle présente une pointe de vibrage conique 25. Dans la figure 4, on a illustré la tête de fonçage 24 selon la ligne de coupe B-B de la figure 3. Sur la tête de fonçage cylindrique 24, dans laquelle est illustrée une masse 25 entraînée en rotation et qui peut être réalisée sous forme de balourd, on a agencé un canal d'amenée de matériau 26 de grande section, en forme de croissant et adapté à la forme cylindrique de la tête de fonçage 24, ainsi qu'un tube de bétonnage 27 avec une section cylindrique circulaire réduite, au moyen d'une tôle de serrage périphérique 28. Dans la figure 5 est montrée, à la même échelle que la figure 4, la section transversale à travers le fûit de colonne 14, avec panier d'armature 15 mis en place. Revendications 1. Procédé pour réaliser une colonne de matériau (12) dans le sol au moyen d'un appareil de secouage (23) pourvu d'une tête de fonçage (24) et d'une masse de balourd (25) susceptible d'être entraînée, et comprenant un conduit d'amenée de matériau (26), comprenant les étapes de procédé suivantes: - on descend la tête de fonçage (24) approximativement jusqu'à la profondeur déterminée pour le pied de la colonne de matériau (12), - on retire la tête de fonçage (24) sur une valeur partielle de la profondeur de la colonne de matériau en déposant du gravier ou des cailloux, - on redescend la tête de fonçage (24) en tassant et en refoulant ledit gravier ou lesdits cailloux dans le sol au maximum de ladite valeur partielle, et - on retire la tête de fonçage (24) en déposant du béton jusqu'à la surface du sol (11). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de procédé consistant à retirer la tête de fonçage (24) en déposant du gravier ou des cailloux, et à redescendre ensuite la tête de fonçage (24) en tassant et en refoulant le gravier ou les cailloux sont répétées au moins une fois. 3. Colonne de matériau (12) dans le sol destinée à encaisser des charges ou à compacter le sol, comprenant un pied de colonne (13) produit in situ et présentant un premier diamètre de grande taille, et un fût de colonne (14) produit in situ et présentant un second diamètre plus petit que le premier, caractérisée en ce que le pied de colonne (13) est un pied de gravier ou de cailloux vibrés, et le fût de colonne (14) est un fût de béton qui s'étend au moins partiellement jusque dans le pied de colonne (13). 4. Colonne de matériau selon la revendication 3, caractérisée en ce que le fûit de colonne (14) est pourvu d'une armature, par exemple sous forme d'un panier (15) ou d'une tige (16). 5. Colonne de matériau selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'armature s'étend jusque dans la région du pied de colonne (13). 6. Appareil de secouage pour la réalisation d'une colonne de matériau (12) dans le sol, destiné à être fixé à une jumelle (22) d'un appareil à chenille (21) et à être descendu dans le sol, comprenant une tête de fonçage (24) avec une masse de balourd (25) susceptible d'être entraînée, et un conduit d'amenée de matériau (26), caractérisé en ce que un tube de bétonnage (27) est agencé sur ou dans l'appareil. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube de bétonnage (27) est disposé à l'extérieur sur la tête de fonçage cylindrique circulaire. 8. Appareil selon l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le conduit d'amenée de matériau (26) est disposé à l'extérieur sur la tête de fonçage (24) cylindrique circulaire. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit d'amenée de matériau (26) est susceptible d'être obturé depuis le bas au moyen d'un bouchon perdu.