Brevet FR2822172A1 — publié le 20020920

DISPOSITIF D'ETAYAGE D'UNE PAROI DE SOUTENEMENT DE FOUILLE ET UTILISATION D'UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif d'étayage d'une paroi de soutènement de fouille, notamment pour chantier, et particulièrement adapté à une utilisation en zone sismique. Dans les fouilles traditionnelles, qui concernent tout type de creusement, excavation, puits, etc., l'étayage et la stabilisation des parois de soutènement s'effectuent au moyen de butons traversants qui travaillent en compression de paroi à paroi, ou de tirants d'ancrage. Les tirants d'ancrage sont des ouvrages de haute technologie utilisant des précontraintes en acier et une zone de scellement. Cette mise en oeuvre complexe et coûteuse nécessite le phasage complexe de terrassements et peut s'avérer impossible du fait de la présence d'ouvrages (canalisation, tunnels, caves, etc...). Les butons sont en général réalisés en métal et leur présence entre les parois encombre la fouille, rendant difficile l'exécution des travaux ultérieurs tels qu'un terrassement ou du gros oeuvre. De plus, en cas de grandes dimensions, cette solution nécessite des systèmes de contreventement et des appuis intermédiaires, par exemple des poteaux préfondés, et du fait de leur élasticité, des problèmes de dilatation et/ou de déformation liés à la température peuvent nécessiter des mises en oeuvre complexes telles que l'utilisation de pré-chargements, de vérins à accumulation, de peintures réfléchissantes, etc.... Cette solution limite donc l'accès à la fouille du fait de la présence d'un enchevêtrement de butons pouvant par ailleurs se croiser à des hauteurs différentes. Ces systèmes ne donnent donc pas satisfaction tant du point de vue de leur encombrement que de leur mise en oeuvre, qui s'avère complexe, ainsi que de leur fiabilité ou de leur polyvalence dans les applications. Le but de l'invention est de résoudre au moins l'un des problèmes évoqués ci-dessus. Pour ce faire, l'invention prévoit d'utiliser au moins un buton associé à une structure rigide d'appui qui permet de libérer une zone de travail en son centre afin d'accéder plus facilement à l'intérieur de la fouille. Plus précisément, l'objet de l'invention concerne un dispositif d'étayage d'une paroi de soutènement de fouille définissant un intérieur de fouille limitée par cette paroi, ledit dispositif comprenant au moins un buton de stabilisation ayant deux extrémités pour prendre appui contre ladite paroi au niveau d'une première extrémité, dans lequel au moins une structure rigide d'appui, est destinée à être disposée à l'intérieur de la fouille. Contre une paroi de cette structure vient s'appuyer un buton de stabilisation, par l'extrémité opposée à la première extrémité, de sorte que ladite structure est suffisamment proche de la paroi de fouille pour définir un espace de travail libre d'accès. De manière avantageuse, la structure rigide d'appui est réalisée en matériau la rendant amovible, par exemple en matériaux composites. Avantageusement encore, tous les butons de stabilisation exercent une force de compression centripète sur la structure rigide d'appui. Dans un mode de réalisation préféré, les butons sont disposés tout autour de la structure rigide d'appui de manière à répartir la force de compression et limiter la déformation de ladite structure. La structure rigide d'appui est de surface de type cylindrique, de section circulaire, elliptique, ou encore polyédrique, par exemple sensiblement rectangulaire, suivant la forme de la fouille, ou bien de type surface de révolution, en particulier de forme conique, ou bien encore en empilement successif cylindro-révolutionnaire. Cela lui permet ainsi de mieux supporter les forces de compressions exercées par les butons. Selon un mode préféré de réalisation, une pluralité de structures rigides d'appui sont empilées les unes au-dessus des autres en fonction de la profondeur de la fouille. Avantageusement, afin de répartir la charge appliquée contre la paroi de la fouille, des poutres sont intercalées entre des butons et la paroi de fouille. Le dispositif peut également comprendre des dalles contre lesquelles prennent appui les butons, pour s'adapter à la forme de la paroi de la fouille, notamment au niveau des angles de la paroi de la fouille. Selon un aspect complémentaire, la structure rigide d'appui est munie de poteaux de support adaptés pour reposer et/ou pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille. Selon un autre mode de réalisation, la structure rigide d'appui comprend également des fondations adaptées pour pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille. De préférence, les fondations forment une structure continue de même section ou épaisseur que celle de la structure rigide d'appui. Avantageusement, le dispositif présente, extérieurement à la structure rigide d'appui, des moyens supplémentaires de butonnage de pied de paroi. En particulier, les moyens supplémentaires de butonnage prennent appui contre lesdites fondations. Le dispositif selon l'invention présente en particulier de bonnes aptitudes à être utilisé dans une zone sismique. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif d'étayage de fouille conforme à la présente Invention, et - la figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 selon une ligne Asa'. La figure 1 représente, en vue du dessus, une fouille 1 de type habituel creusée à une certaine profondeur dans le sol d'un terrain sur lequel se trouve un chantier de construction, par exemple d'un bâtiment. Cette fouille 1 présente une forme quelconque, par exemple de section polyédrique ou circulaire, délimitée par une paroi rigide 2. Cette paroi peut être moulée en béton, en mortier ou autre, ou se présenter sous la forme de planches de bois ou en métal permettant de soutenir la terre du sol creusé pour réaliser ladite fouille 1. Un dispositif 10 d'étayage de cette paroi rigide de soutènement 2 est également représenté sur la figure 1. Le dispositif d'étayage 10 conforme à l'invention comprend une structure rigide d'appui 12 disposée à l'intérieur de la fouille 1 et qui présente par exemple une section circulaire. Tout autour de cette structure rigide d'appui 12 sont disposés des butons 15 de stabilisation de type usuel qui prennent appui à une extrémité 15a contre la paroi de soutènement 2 de la fouille 1 et, à une extrémité opposée 15b, contre la paroi externe 12a de ladite structure rigide d'appui 12. Les butons 15 exercent une force de compression centripète sur la structure rigide d'appui 12 et ils sont répartis tout autour de cette structure 12 de telle sorte que la force de compression est bien répartie pour éviter toute déformation trop importante d'une ou plusieurs zones particulières ou sensibles de la structure rigide d'appui 12. De préférence, les butons de stabilisation 15 prennent appui contre des poutres 16 de répartitions de contraintes représentées sur la figure 2. Ces poutres 16 sont placées à l'extrémité 15a des butons 15 et sont disposées perpendiculairement auxdits butons 15. Elles évitent ainsi que la paroi de soutènement 2 soit abîmée et par exemple marquée par un enfoncement éventuel des butons 15. En certains endroits, les butons 15 prennent appui contre des dalles 18, en particulier dans certains angles 2a, 2b, 2c et 2d de la paroi de soutènement 2 de la fouille1. Comme illustrée sur la figure 2, la structure rigide d'appui 12 repose sur des poteaux de support 20 espacés et adaptés pour reposer et/ou pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille 1. Ces poteaux de support 20 sont de préférence scellés à des fondations de scellement 22 pénétrant dans le sol du fond de la fouille 1. Dans le cadre d'une très grande fouille 1, les fondations de scellement 22 peuvent se présenter sous la forme d'un anneau continu sensiblement identique à celui de la structure rigide d'appui 12. Dans le cas particulier d'un anneau de fondation 22 des poteaux de support 20, cet anneau 22 peut également servir d'anneau de compression classique en coopérant avec des moyens supplémentaires de butonnage 24, tels que du béton, des injections du sol ou des injections de ciment ou de mortier sous pression ( jet grouting en terminologie anglo-saxonne). assurant plus spécifiquement un transfert des charges du pied de la paroi 2. La solution ainsi présentée permet de réaliser aisément l'étayage d'une paroi de soutènement 2 d'une fouille 1 d'un chantier, tout en libérant une zone de travail maximale 25 à l'intérieur de la structure rigide d'appui 12. Cela permet ainsi d'effectuer facilement, et sans risque pour les ouvriers, des travaux de terrassement, du gros oeuvre ou autre, ce qui était particulièrement difficile à réaliser avec les dispositifs de l'art antérieur car les butons traversaient la fouille de part et d'autre, éventuellement en se croisant à diverses hauteurs. Cette solution réduit aussi considérablement la longueur des butons 15 utilisés, ce qui permet d'avoir une bien meilleure tenue mécanique en compression pour étayer la paroi de soutènement 2 et réduit la quantité de matière à utiliser, principalement l'acier, les butons étant généralement réalisés dans ce métal. La structure rigide d'appui 12 est par ailleurs amovible et facile à retirer une fois les opérations effectuées dans le fond de la fouille 1. Elle peut être réutilisée pour d'autres fouilles et d'autres chantiers ce qui est particulièrement avantageux et économique. La structure rigide d'appui 12 repose également sur un nombre nettement moindre de poteaux de support 15 que dans l'art antérieur, sans perte d'efficacité. Un tel dispositif 10 peut être utilisé quelle que soit la forme de la fouille 1, notamment grâce aux dalles d'angle 18. Il trouve une application particulière dans les zones sismiques car la portée des butons est nettement réduite, réduisant ainsi l'effet de déformation élastique pouvant provoquer des déplacements de la paroi de soutènement. En cas de fouille 1 profonde et donc de paroi de soutènement 2 assez haute, il est possible d'empiler verticalement plusieurs structures rigides d'appui 12 selon la profondeur de la fouille 1, comme cela est illustré sur la figure 2. Une chronologie des travaux peut alors être la suivante : - réalisation de la paroi moulée ; - réalisation des poteaux de support et des fondations ; - réalisation d'une première et mise en place d'une structure d'appui par exemple annulaire ; - mise en place des premiers terrassements et des butons ; - terrassements sur un niveau déterminé et pose ou construction d'un deuxième anneau d'appui, et pose de butons de deuxième niveau ; - réitération tant que nécessaire. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Ainsi, la structure rigide d'appui peut être constituée d'éléments préfabriqués en acier, béton armé ou non, ou en matériaux composites qui peuvent être démontables. Elle peut également être réalisée en béton contraint, armé ou non. Dans ce cas, elle est démolie en fin de travaux. Par ailleurs, la forme de la structure rigide d'appui peut varier en fonction de celle de la fouille. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étayage (10) d'une paroi de soutènement (2) de fouille (1) définissant un intérieur de fouille limitée par cette paroi, ledit dispositif (10) comprenant au moins un buton de stabilisation (15) ayant deux extrémités (15a, 15b) pour prendre appui contre ladite paroi (2) au niveau d'une première extrémité (15a), caractérisé en ce qu'il présente en outre au moins une structure rigide d'appui (12) destinée à être disposée à l'intérieur de la fouille et contre une paroi externe (12a) de laquelle vient s'appuyer un buton de stabilisation (15) au niveau de l'extrémité (15b) opposée à la première extrémité, de sorte que ladite structure (12) est suffisamment proche de la paroi de fouille (2) pour définir un espace de travail (25) libre d'accès. 2. Dispositif d'étayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure rigide d'appui (12) est en matériau rendant cette structure amovible. 3. Dispositif d'étayage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que tous les butons de stabilisation (15) exercent une force de compression centripète sur la structure rigide d'appui (12). 4. Dispositif d'étayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les butons (15) sont disposés tout autour de la structure rigide d'appui (12) pour répartir la force de compression et limiter la déformation de ladite structure (12). 5. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure rigide d'appui (12) est de surface de type cylindrique. 6. Dispositif d'étayage selon la revendication précédente, dans lequel la surface cylindrique est choisie entre une section circulaire, elliptique et polyédrique 7 Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la structure rigide d'appui est au moins en partie de révolution. 8. Dispositif d'étayage selon la revendication précédente, dans lequel la structure rigide d'appui est en empilement cylindrorévolutionnaire. 9. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une pluralité de structures rigides d'appui (12) sont empilées les unes au-dessus des autres en fonction de la profondeur de la fouille (1). 10. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des poutres de répartition (16) de la contrainte appliquée contre la paroi (2) de la fouille (1), lesdites poutres (16) étant intercalées entre des butons (15) et la paroi de la fouille (2). 11. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des dalles (18) contre lesquelles prennent appui les butons (15) pour s'adapter à la forme de la paroi (2) de la fouille (1). 12. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure rigide d'appui (12) est munie de poteaux de support (20) adaptés pour reposer et/ou pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille (1). 13. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure rigide d'appui (12) comprend également des fondations (22) adaptés pour pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille (1). 14. Dispositif d'étayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que les fondations (22) forment une structure continue de même section que celle de la structure rigide d'appui (12). 15. Dispositif d'étayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente, extérieurement à la structure rigide d'appui (12), des moyens supplémentaires de butonnage (24) de pied de paroi (2). 16. Dispositif d'étayage selon les revendications 13 et 15 ou 14 et 15, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires de butonnage (24) prennent appui contre les fondations (22). 17. Dispositif d'étayage selon la revendication 16, dans lequel les moyens supplémentaires sont choisis parmi des butons, du béton, des injections de consolidation et des injections de ciment ou de mortier sous pression. 18. Utilisation du dispositif (10) d'étayage d'une paroi de soutènement (2) de fouille (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes en zone sismique.