Brevet FR3107287A1 — publié le 20210820

L’invention concerne un procédé de soutènement d’au moins une paroi, dite front de taille, d’un terrain pour la construction d’une infrastructure d’un bâtiment, ledit front de taille présentant au moins une surface principale s’étendant sensiblement verticalement, dans lequel : - on met en place au moins un panneau (1, 1’, 21, 22, 23) au contact dudit front de taille (4), caractérisé en ce qu’on réalise les étapes suivantes : - préalablement à la mise en place de chaque panneau (1, 1’, 21, 22, 23), on dispose au moins un élément, dit élément (6, 7, 30, 31) contrebutant, adapté pour pouvoir présenter une résistance à la compression selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, ledit élément contrebutant s’étendant au moins en partie selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, - après avoir mis en place ledit élément contrebutant (6, 7, 30, 31), on met en place un portique (3) de fonçage adapté pour pouvoir déplacer verticalement chaque panneau (1, 1’, 21, 22, 23) de façon à le mettre en place au contact dudit front de taille, - après avoir mis en place ledit portique (3) de fonçage, on dispose ledit panneau au contact dudit front de taille, ledit panneau (1, 1’, 21, 22, 23) étant agencé de façon à présenter au moins une face principale en appui contre ledit élément contrebutant (6, 7, 30, 31). Figure pour l’abrégé: Fig.1 Procédé de soutènement d’au moins une paroi d’un terrain L'invention concerne un procédé de soutènement d’au moins une paroi, dite front de taille, d’un terrain, en particulier pour la construction d’une infrastructure d’un ouvrage de génie civil tel qu’un bâtiment. Un tel front de taille résulte en particulier du creusement d’une fouille dans un terrain destiné à recevoir un tel ouvrage de génie civil. État de la technique Il existe actuellement plusieurs modes de soutènement de terre telles que les parois berlinoises, parisiennes, lutéciennes ou moulées en béton armé pour les plus courantes. Elles peuvent être du type auto-stable, comprenant des tirants ou des butons afin de pouvoir neutraliser les efforts de poussée du front de taille. Leur mise en œuvre présente le risque d’une décompression des terres soutenues pouvant entraîner des désordres sur les ouvrages mitoyens. L’invention vise à pallier l’ensemble de ces inconvénients. L’invention vise à proposer un procédé de soutènement d’un front de taille d’un terrain permettant de simplifier la mise en place des panneaux dans le terrain sans diminuer la fiabilité et la sécurité des travaux. L’invention vise également à proposer un tel dispositif permettant de mettre en place des panneaux dans le terrain en concomitance avec l’avancement des terrassements. Dans tout le texte, les termes «terrassement» ou «terrasser» se réfèrent de façon habituelle à l’opération par laquelle on creuse ou on déplace la terre ou les matériaux présents au sein d’un terrain de façon à modifier la forme initiale du terrain. L’excavation résultant de l’établissement de l’assiette d’un ouvrage de génie civil peut être soit en décaissement comportant un seul front de taille, soit en encaissement avec création de plusieurs fronts de taille qui s’érigent généralement en vis à vis. L'invention concerne un procédé de soutènement d’au moins une paroi, dite front de taille, d’un terrain pour la construction d’une infrastructure -notamment de fondations- d’un ouvrage de génie civil, ledit front de taille présentant au moins une surface principale s’étendant sensiblement verticalement, dans lequel : - on met en place au moins un panneau au contact dudit front de taille, caractérisé en ce qu’on réalise les étapes suivantes : - préalablement à la mise en place de chaque panneau, on dispose au moins un élément, dit élément contrebutant, adapté pour pouvoir présenter une résistance à la compression selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, ledit élément contrebutant s’étendant au moins en partie selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, - après avoir mis en place ledit élément contrebutant, on met en place un portique de fonçage adapté pour pouvoir déplacer verticalement chaque panneau de façon à le mettre en place au contact dudit front de taille, - après avoir mis en place ledit portique de fonçage, on dispose ledit panneau au contact dudit front de taille, ledit panneau étant agencé de façon à présenter au moins une face principale en appui contre ledit élément contrebutant. Chaque élément contrebutant est donc adapté pour pouvoir développer une réaction selon une direction lui permettant de neutraliser les poussées des terres agissant contre ledit panneau. Selon certains modes de réalisation, au moins un élément contrebutant est adapté pour pouvoir développer une réaction en flexion longitudinale. Dans ces modes de réalisation, au moins un élément contrebutant est adapté pour supporter des contraintes verticales générées par l’ouvrage. Selon certains modes de réalisation, on met en place un élément contrebutant comprenant : - au moins une poutre, dite buton, s’étendant selon une direction principale sensiblement orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, - au moins une poutre, dite lierne, s’étendant selon une direction sensiblement parallèle au plan dans lequel s’étend ledit panneau et sensiblement orthogonale à la direction principale dudit buton, chaque lierne étant fixée à un buton. Chaque buton est en particulier adapté pour travailler en compression (notamment car il subit les forces du front de taille sensiblement dirigées selon une direction normale à ladite surface principale dudit front de taille) et en flexion. Chaque lierne est en particulier adaptée pour travailler en flexion. Dans certains modes de réalisation, on met en place un élément contrebutant comprenant en outre au moins un poteau s’étendant verticalement, sensiblement parallèlement, à distance et en regard dudit front de taille. Chaque poteau s’étendant verticalement permet en particulier de constituer un appui de reprise des charges verticales supportées par lesdites liernes et lesdits butons. Rien n’empêche que, dans certains modes de réalisation, au moins un poteau vertical soit un poteau métallique présentant une section transversale en forme de H adaptée pour coopérer et maintenir au moins un panneau. Dans ces modes de réalisation, chaque poteau en forme de H permet de constituer un appui de reprise des charges verticales supportées par lesdites liernes et lesdits butons. Rien n’empêche que, dans certains modes de réalisation, au moins un poteau vertical soit un poteau métallique présentant une section transversale sensiblement circulaire. Dans certains modes de réalisation, rien n’empêche qu’au moins un élément contrebutant comprenne un profilé métallique formant chevalet, maintenu en position oblique, l’une des extrémités longitudinales du profilé métallique coopérant avec le poteau métallique, l’autre des extrémités longitudinales du profilé métallique étant fichée dans une couche de sol résistante. Dans certains modes de réalisation, on met en place un élément contrebutant entre deux fronts de taille en vis-à-vis, au moins un buton dudit élément contrebutant s’étendant entre lesdits fronts de taille. Dans certains modes de réalisation, on met en place un fourreau connecteur de façon à relier au moins deux butons entre eux. Dans ces modes de réalisation, on met en place ce fourreau connecteur de façon à établir une liaison entre au moins deux butons, de façon à permettre que lesdits au moins deux butons reposent sur le poteau et/ou de façon à permettre la fixation latérale desdits au moins deux butons sur un poteau intermédiaire. Une telle configuration peut en particulier être avantageuse en fonction de la distance séparant les fronts de taille en vis-à-vis. Dans certains modes de réalisation, on met en place un élément contrebutant comprenant un organe de maintien, dit barrette, s’étendant verticalement et selon une direction secondaire sensiblement orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau de façon à présenter au moins une surface d’appui sensiblement parallèle au plan dans lequel s’étend ledit panneau. Dans ces modes de réalisation, ladite barrette est adaptée pour pouvoir être fichée dans le terrain et maintenir ledit panneau en place. Dans ces modes de réalisation, ladite barrette soit en béton. Dans certains modes de réalisation, lorsqu’on dispose ledit panneau au contact dudit front de taille, on injecte simultanément un coulis visqueux, notamment un coulis thixotropique, entre chaque panneau et ledit front de taille. L'invention concerne également un procédé de soutènement d’une paroi caractérisé, en combinaison ou non, par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Quelle que soit la présentation formelle qui en est donnée, sauf indication contraire explicite, les différentes caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après ne doivent pas être considérées comme étroitement ou inextricablement liées entre elles, l’invention pouvant concerner l’une seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de l’une de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou encore tout groupement, combinaison ou juxtaposition de tout ou partie de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles. Brève description des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de certains modes de réalisation possibles, donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : représente une vue en coupe selon un plan sensiblement vertical d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon une première variante de réalisation de l’invention ; représente une vue en coupe selon un plan sensiblement horizontal d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon une première variante de réalisation de l’invention ; représente une vue en coupe selon un plan sensiblement vertical d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon une deuxième variante de réalisation de l’invention ; représente une vue en coupe selon un plan sensiblement horizontal d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon une deuxième variante de réalisation de l’invention ; représente une vue en coupe selon un plan sensiblement horizontal d’une barrette d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon une deuxième variante de réalisation de l’invention; représente une vue en coupe selon un plan sensiblement vertical d’un détail d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon l’invention. Description de certains modes de réalisation Dans les figures illustratives de l’invention, données uniquement à titre non limitatif, les proportions ne sont pas nécessairement respectées, et ceci uniquement aux fins de clarté de l’exposé. Dans le cas d’un encaissement (figures 1 et 2) comportant au moins deux fronts de taille en vis-à-vis l’un par rapport à l’autre, l’élément contrebutant est constitué par un système de poutraison structurant l’ouvrage enterré. Un tel système de poutraison peut être réalisé et mis en place simultanément aux travaux de terrassement du terrain. La figure 1 qui se situe dans le cas d’une excavation en encaissement, représente : – d’une part, le panneau 1 en cours de descente avec glissement le long du front de taille 4 de l’excavation et contre le poteau 5 qui est fondé dans la couche de sol 18 résistante. Le portique de fonçage 3 est fixé sur un élément 6 de la poutraison constitutive de l’ouvrage, – et, d’autre part, le panneau 1 situé en place définitive, tenu en tête par l’élément contrebutant 6 qui repose sur les poteaux 5 et qui peut être tenu en pieds selon la hauteur du front de taille, soit par un élément contrebutant soit par un niveau intermédiaire de soutènement contrebuté combiné à la base par un élément contrebutant 19 complémentaire appartenant à une dalle armée constitutive de la structure de l’ouvrage. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, l’élément contrebutant comprend d’une part, des butons 6, 7 s’étendant chacun selon une direction principale sensiblement orthogonale à un plan dans lequel s’étend un panneau 1, 1’, et, d’autre part, des liernes 10, 11 s’étendant chacune selon une direction sensiblement parallèle à un plan dans lequel s’étend un panneau 1, 1’ et sensiblement orthogonale à la direction principale d’un buton 6, 7, chaque lierne 10, 11 étant fixée à un buton 6, 7. Les butons 6, 7 et les liernes 10, 11 font partie d’une poutraison permettant de neutraliser les efforts de poussée du sol contre les panneaux 1, 1’. La figure 2 illustre les forces de poussée du terrain contre les panneaux 1, 1’ et en réaction les forces d’appui mobilisées par les butons 6, 7 appartenant à la poutraison d’un dispositif de soutènement utilisé dans un procédé selon l’invention. Les étapes mises en œuvre dans un procédé selon l’invention tel qu’illustré aux figures 1 et 2 sont les suivantes: - on dispose les butons 6, 7 et les liernes 10, 11 sur le sol, puis - on met en place le portique 3 de fonçage des panneaux 1, 1’, puis - on dispose un panneau 1, 1’ au contact du front 4 de taille, chaque panneau étant disposé de façon à présenter au moins une face principale en appui contre au moins l’un des éléments contrebutant parmi les butons 6, 7 et les liernes 10, 11. Comme on peut le voir sur les différentes figures, chaque panneau 1, 1’ présente de préférence une extrémité 2, 2’ effilée permettant de faciliter son fonçage dans le terrain à l’aide du portique 3. Le portique 3 comprend une poutre métallique coiffant l’extrémité sommitale du panneau 1 préfabriqué sur laquelle prend appui sur chaque côté, un réa avec sa poulie 53 dentée portée par un arbre de liaison 52.La poutre métallique porte aussi à chaque extrémité au moins un patin 54 glissant le long du corps du vérin 50 afin de guider le panneau. Chaque vérin 50 tire sur une chaîne 57 entrainant la poulie 53 dentée. Un tel portique présente les avantages suivants: les forces de poussée sont centrées sur le panneau, la puissance de poussée des vérins est multipliée par deux, l’enroulement de chaque chaîne asservie par un arbre de liaison permet d’assurer une descente du panneau parfaitement axée sensiblement verticalement et la réaction de soutènement du portique est reprise par les éléments solidaires des pieux de fondations. Dans le cas d’un décaissement (figures 3 à 5) comportant un seul front de taille ou un front de taille sans front de taille en vis-à-vis, l’élément contrebutant consiste de préférence en une barrette 30, 31 en béton armé scellée dans la couche de sol résistante afin d’épauler des panneaux 21, 22, 23 préfabriqués sollicités par la poussée des terres. La figure 3 qui se situe dans le cas d’une excavation en décaissement, représente le panneau 21 préfabriqué poussé par le portique 3 de fonçage et glissant le long de la barrette 30, 31 contrebutant le soutènement avec ses extrémités prenant appui sur au moins un épaulement (ou feuillure) 36, 37 d’une barrette 30, 31 qui est mise en place avant le début des travaux de terrassement. La figure 4 montre le système de reprise des efforts de poussée d’un terrain 40 (illustrés par une flèche 26 allant de gauche à droite sur la figure 4) contre les panneaux 21, chaque barrette 30, 31 contrebutant le soutènement par des réactions d’appui dirigées en sens inverse de la flèche 26 et selon la même direction. Chaque barrette s’étend selon une direction principale longitudinale représentant sa longueur (visible en figure 3) et dont au moins une extrémité est destinée à être scellée dans le sol, la barrette s’étendant longitudinalement sensiblement verticalement lorsqu’elle est en place. Chaque barrette 30, 31 s’étend également au moins en partie selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend chaque panneau 21, 22, 23. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 3 à 5, chaque barrette 30, 31 présente une section transversale en T comme on peut le voir sur les figures 4 et 5. Chaque barrette 30, 31 présente ainsi une embase 35 et une languette 34 dont la largueur est inférieure à la largeur de l’embase 35 afin de ménager les épaulements 36, 37. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 3 à 5, chaque barrette 30, 31 présente une section transversale qui ne varie pas le long de la direction longitudinale de chaque barrette. Il est toutefois également possible de prévoir que la forme de la section transversale et/ou les dimensions transversales de chaque barrette varient. Chaque barrette peut par exemple présenter une longueur comprise entre 1,5 m et 2,0 m, par exemple de l’ordre de 2 m, la distance entre l’extrémité de la languette 34 et l’extrémité de l’embase 35 pouvant être comprise entre 0,5 m et 1,0 m, par exemple de l’ordre de 0,75 m. Chaque barrette 30, 31 peut être scellée dans la couche de sol résistant à l’aide d’un socle en béton (non représenté) coulé en place. La stabilité de chaque barrette 30, 31 qui peut faire l’objet d’une note de calcul pour son dimensionnement, peut être assurée par exemple par un tel socle en béton, en particulier en béton armé, et/ou, selon le sens et l’intensité des forces provenant du terrain, par un ou plusieurs tirants forés à partir de fourreaux longitudinaux intégrés dans le matériau formant chaque barrette 30, 31. La figure 5 représente en particulier, les faces d’appui des épaulements d’appui de la barrette 30, 31 qui reçoivent les extrémités des panneaux 1. Rien n’empêche d’utiliser à titre d’élément contrebutant, un chevalet composé de profilés métalliques fichés dans la couche de terrain résistant pour constituer une pièce d’appui apte à recevoir la poussée des panneaux guidés par les ailes des profilés métalliques s’étendant dans une position proche de la verticalité. D’autre part, qu’il s’agisse d’une configuration en encaissement ou en décaissement, dans le cas d’un front de taille constitué par des matériaux très frottants, tels que des sables très compacts, il est avantageux de réduire les efforts nécessaires à l’enfoncement de chaque panneau 1, 1’, 21, 22, 23 en injectant un coulis visqueux entre la face intérieur de chaque panneau et le front de taille du terrain en place. On améliore ainsi le glissement de chaque panneau contre le front de taille en injectant un film de coulis visqueux entre ces deux éléments. La figure 6 illustre un dispositif de maintien dans le massif de terre lors de la mise en place du panneau préfabriqué 1 permettant d’illustrer l’extrémité 2, 2’ effilée des panneaux 1, 1’, 21, 22, 23. Il est particulièrement avantageux de prévoir que chaque panneau 1, 1’, 21, 22, 23 préfabriqué se termine à sa base par une telle extrémité en forme en pointe, en particulier, portant sur sa face coté du massif de terre une lame acier de coupe 42 inclinée par rapport à la verticale d’un angle prédéterminé. En outre, le terrassement d’un front d’attaque en-dessous de chaque panneau peut être réalisé à une distance prédéterminée par rapport à l’extrémité supérieure de la lame de coupe 42, cette partie supérieure de la lame de coupe 42 pouvant ménager un espace laissé libre entre le panneau et le front de taille, un film de glissement pouvant être formé dans cet espace par injection d’un coulis visqueux -en particulier un coulis thixotropique- s’écoulant par un tuyau 48. Pour obtenir une bonne régularité du front de taille 4 on équipe un bras porteur 45 d’une excavatrice d’un godet 44 portant une fraise 43 hydraulique dont la position est réglée par un vérin 46. Pour respecter une distance prédéterminée entre l’extrémité supérieure de la lame de coupe 42 et la fraise 43 hydraulique, on peut utiliser un système de guidage constitué par un générateur 49 de rayons lasers fixé sur la face extérieure d’un panneau pour créer un balayage de rayons dans un plan parallèle au panneau pointé sur un repère 47 porté par le godet 44. L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, il va de soi que sauf indication contraire les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente. En particulier, cette description est donnée à titre d’exemple illustratif uniquement. L’homme du métier pourra y apporter de nombreuses modifications, outre les variantes évoquées au cours de la description ci-dessus, sans sortir de la portée de l’invention. Procédé de soutènement d’au moins une paroi, dite front de taille, d’un terrain pour la construction d’une infrastructure d’un ouvrage de génie civil, ledit front de taille présentant au moins une surface principale s’étendant sensiblement verticalement, dans lequel: -on met en place au moins un panneau (1, 1’, 21, 22, 23) au contact dudit front de taille (4), caractérisé en ce qu’on réalise les étapes suivantes : -préalablement à la mise en place de chaque panneau (1, 1’, 21, 22, 23), on dispose au moins un élément, dit élément (6, 7, 30, 31) contrebutant, adapté pour pouvoir présenter une résistance à la compression selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, ledit élément contrebutant s’étendant au moins en partie selon une direction orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, -après avoir mis en place ledit élément contrebutant (6, 7, 30, 31), on met en place un portique (3) de fonçage adapté pour pouvoir déplacer verticalement chaque panneau (1, 1’, 21, 22, 23) de façon à le mettre en place au contact dudit front de taille, -après avoir mis en place ledit portique (3) de fonçage, on dispose ledit panneau au contact dudit front de taille, ledit panneau (1, 1’, 21, 22, 23) étant agencé de façon à présenter au moins une face principale en appui contre ledit élément contrebutant (6, 7, 30, 31). Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins un élément (6, 7, 30, 31) contrebutant est adapté pour pouvoir développer une réaction en flexion longitudinale. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel on met en place un élément contrebutant comprenant: - au moins une poutre, dite buton (6, 7), s’étendant selon une direction principale sensiblement orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau, - au moins une poutre, dite lierne (10, 11), s’étendant selon une direction sensiblement parallèle au plan dans lequel s’étend ledit panneau et sensiblement orthogonale à la direction principale dudit buton (6, 7), chaque lierne étant fixée à un buton. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on met en place un élément contrebutant comprenant en outre au moins un poteau (13, 14, 15, 16) s’étendant verticalement, sensiblement parallèlement, à distance et en regard dudit front de taille (4). Procédé selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel on met en place un élément contrebutant entre deux fronts de taille en vis-à-vis, au moins un buton dudit élément contrebutant s’étendant entre lesdits fronts de taille. Procédé (1) selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel on met en place un fourreau connecteur de façon à relier au moins deux butons entre eux. Procédé (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel on met en place un élément contrebutant comprenant un organe de maintien, dit barrette (30, 31), s’étendant verticalement et selon une direction secondaire sensiblement orthogonale au plan dans lequel s’étend ledit panneau (21, 22, 23) de façon à présenter au moins une surface d’appui sensiblement parallèle au plan dans lequel s’étend ledit panneau. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel, lorsqu’on dispose ledit panneau au contact dudit front de taille, on injecte simultanément un coulis visqueux entre chaque panneau et ledit front de taille.