Reprise Ss Oeuvre

TEB TEB

AT04 Étude technnique & description // Séance 98

Réhabilitation Techniques Reprises en sous-oeuvre

CRP La Rouguière , le 3 juillet 2006

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Sommaire 1

Reprises superficielles

1-1 1-2 1.2.1 1.2.2

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2 Élargissement de fondations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Reprise de fondations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Reprise de fondations par plot / poteau transfert Reprise de fondations par longrine / semelle

4 6

Reprises en profondeur

2-1 2-2 2-3

7 Micro Pieux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Puits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Jetgrouting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

la conduite d’un projet de rénovation / réhabilitation amène souvent au constat du renforcement des fondations existantes. Les reprises en sous-oeuvre apportent des solutions adaptées à chaque cas, selon des méthodes et moyens variés que nous allons tenter d’explorer.

1

Reprises superficielles Les travaux superficiels concernent : •

état existant : fondations superficielles

•

état projeté : projets de faible importance (descente de charge réduite), réparation de fondations existantes, etc.

Ces travaux concernent une part importante des confortements de fondations de villa individuelles (60 % du logement des Français).

1.1

Élargissement de fondations Commençons par la plus « légère » des techniques de reprise en sous-oeuvre.

desc.

Pour des semelles filantes ou isolées, réalisation d’une fondation indentique, généralement par l’extérieur de la construction. L’horizon de l’assise est le même que celui de la fondation existante.

avant.

Il s’agit simplement d’élargir des fondations existantes pour améliorer la portance de cellesci. l’interêt de cette technique réside dans le fait qu’il n’y a pas d’atteinte du sol d’assise « porteur », car on ne descend pas au dessous des fondations, et puisque les méthodes et moyens sont très simples, c’est le mode de renforcement des fondations le moins cher qui existe.

inconv.

Il faut très bien liaisonner les fondations existantes aux nouvelles fondations pour que ce système soit effectif. le renforcement en sur-largeur sur un seul coté génère un couple de torsion à reprendre par le mur de soubassement, ce qui limite ce procédé à des charges légères à reprendre, sinon, il faut aussi renforcer les porteurs verticaux. Pour répondre à cette problématique, on effectue soit : • • •

des redans des tirants une longrine supérieure

Ce qui augmente considérablement le coût de l’opération, et autorise des variantes plus faciles à réaliser. L’ensemble des différents procédés relevant de cette technique peut être représenté (schématiquement) ainsi :

Élargissement de fondations

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Fondations existantes

Élargissement par l’extérieur

Élargissement des 2 cotés

Traitement de la liaison verticale pour augmenter la reprise des efforts de compression

Liaisonnement par tirants

Renfort par longrine supérieure

Figure 1.1

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Élargissement fondations

Élargissement de fondations


1.2

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Reprise de fondations Ce groupe de techniques consiste à conforter, partiellement ou totalement, les fondations existantes, soit par remplacement à l’identique, soit par ajout d’une fondation supplémentaire. Si le principe est simple, la réalisation demeure compliquée, notamment à cause des interactions avec le bâti existant ou le sol : les moyens de terrassement deviennent importants.

1.2.1 Reprise de fondations par plot / poteau transfert desc.

Il s’agit de renforcer localement une fondation, au droit de la faiblesse (fondation ou sol défaillants). Soit on •

remplace une partie de la fondation qui est défaillante, par démolition de celle-ci puis reconstruction sans descendre plus bas (peu fréquent)

•

descend plus bas que l’horizon actuel de la fouille, en construisant sous la fondation actuelle : c’est la reprise en sous-oeuvre

Dans le cas d’extension « vers le bas » (transformation d’un entresol en sous--sol, ou création de parkings, etc.), on peut établir le phasage type suivant (attention : découpage grossier) : •

création d’une ossature provisoire de support du bâtiment (longrines rapportées sur le mur de soubassement soutenues par des chevêtres traversants) servant à pouvoir « suspendre » le bâtiment (attention, la reprise des efforts de compression n’est pas effectuée à 100 %, on ne fait que « soulager » les fondations existantes)

•

terrassement ponctuel en « touche de piano » sous les fondations existantes

•

coffrage / ferraillage / bétonnage de poteaux, prenant assise sur un bon sol, avec éventuellement un contreventement effectué par des micro-pieux rliés à la tête du poteau

•

réalisation d’ouvrages identiques à intervalles réguliers, pour ne pas trop affaiblir la fondation existante

•

comblement des vides par des ouvrages identiques : les poteaux réunis forment un « voile » continu sous la semelle

avant.

Ces opérations peuvent rester limitées au défaut constaté. Elles ne requiert pas de technique évoluée, si ce n’est le savoir-faire d’entreprises spécialisées (exiger la qualification Qualibat correspondante pour des travaux : 1222 & 1223)

inconv.

Les travaux sont difficilement évaluables en terme de coût. Certains bâtiments requièrent beaucoup de soin (monuments historiques, villa de la belle-mère, etc.) on peut dès lors enviseager toutes sortes de techniques empêchant la moindre fissuration, notamment pendant la phase de « sustentation » .

Reprise de fondations

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Entrée par l’extérieur sous le dallage du Rez

Vérinage sous la nouvelle semelle BA

Mise en place des poteaux

Les poteaux préfa permettent une reprise des efforts immédiate

Contrôle de la bonne (=régulière) transmission des efforts sur les poteaux

Le terrassement reste l’opération la plus ingrate

Figure 1.2 Reprise en sous--oeuvre d’un château : confortement de fondations isolées par mise en place de 4 à 6 poteaux BA préfabriqués maintenus par une tête de poteau en BA coulée sur place, sous la semelle isolée existante. Les poteaux BA sont mis en place par vérinage

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En moins prestigieux, il y a l’habitat individuel, qui génère bon nombre de sinitres dûs aux tassements différentiels (défaut d’étude de sol, de réalisation du système de fondations, de la nature du sol, etc.)

Figure 1.3

Reprise en sous-oeuvre ponctuelle, dans l’angle de la construction

1.2.2 Reprise de fondations par longrine / semelle C’est le même procédé qu’au dessus, le renforcement s’effectue de façon continue.


1

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2.1

Micro Pieux

desc.

Les micro-pieux sont des poteaux en béton armé d’élancement important (diamètre inf. à 250 mm pour 5 à 30 m de longueur). Ils sont forés au travers de la fondation existante et en position inclinée par rapport à la verticale, pour solliciter le sol voisin de la fondation (c’est aussi pour des raisons pratiques d’encombrement des engins de forages, notamment dans des espaces réduits comme les caves). Les micropieux peuvent être réalisés pour travailler en compression, en traction ou en compression et traction, avec une capacité portante de 5 à 100 tonnes L’assemblage des barres est fait par manchons filetés pour les micropieux en traction. Les systèmes d’assemblage sont réalisés par des soudures pour les aciers soudables, ou par des des manchons spéciaux. L’armature est constituée : soit par un tube à paroi épaisse, soit par des barres d’acier raccordées bout à bout, soit par un faisceau de barres en acier placées à l’intérieur d’un tube en acier. Le choix du liant tient compte des résultats d’analyse chimique des eaux prélevées dans le sol et de la nature des aciers. Lorsque la nature du sol le permet, le forage peut être remplacé par le lançage, le battage ou le fonçage. La réglementation définit 4 types de micropieux :

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•

type I (foré tubé armé ou non, faibles efforts repris, faible résistance à la flexion, 500 kg de ciment par m3 de mortier) Le forage est rempli d’un mortier de ciment au tube plongeur. Le tubage est ensuite obturé en tête et l’intérieur du tubage au-dessus du mortier mis sous pression. Le tubage est récupéré en maintenant la pression sur le mortier. Ce procédé ne peut être employé dans les terrains comportant des cavités ou des fissures importantes sans remplissage préalable. On pratique des essai de portance, au moins tous les 200 pieux (compression) et tous les 50 pieux (traction).

•

type II (pieu foré armé injecté sous faible pression, efforts repris importants, 1 200 kg de ciment mini par m3 de coulis) Ce type de micropieu est interdit en cas de rencontre de nappes artésiennes. Le coulis ou mortier de scellement est mis en place au tube plongeur ou par le train de tige immédiatement après la fin du forage. Si l’ouvrabilité du coulis ou mortier le permet, les armatures peuvent être mises en place après le remplissage du forage.

•

type III (IGU) type IV (IRS) (Pieu foré injecté sous pression >= à 1 Mpa, 1 200 kg de ciment mini par m3 de coulis.) Le forage est équipé d’armatures et d’un système d’injection (passes de 1 m) .qui est un tube à manchettes mis en place dans un coulis de gaine. Si l’armature est un tube métallique, ce tube peut être équipé de manchettes et tenir lieu de système d’injection. Le coulis de gaine est mis en place au tube plongeur, tube d’injection, etc., immédiatement après la fin du forage.

Micro Pieux


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Dans les nappes phréatiques, des précautions doivent être prises pour éviter tout éboulement et entraînement du terrain. Dans les nappes artésiennes, les procédés de protection sont très délicats à réaliser (boue alourdie, surélévation de la plate-forme, etc.) Une recompression du terrain, par exemple par injection de coulis, est donc faite parallèlement à la réalisation du micropieu, l’équipement du tube à manchettes permettant de traiter toutes les zones décomprimées. L’IGU (injection globale et unique) consiste à passer sous faible pression (mais > 1 Mpa) la quantité de coulis en une seule fois. L’IRS (injection répétitive et selective) consiste à injecter sous haute pression (sans dépasser 4 Mpa , par passes successives, à partir d’un tube à manchettes.

Phasage de réalisation :

Figure 2.1

Réalisation type d’un micropieux (sans incidents !)

1. mise en fiche, réglage et forage. 2. forage sous tubage, boue, coulis ou mortier, ou à l’air. 3. mise en place d’une armature pou-

vant être équipée de manchettes pour l’injection sous pression, par éléments vissés ou soudés de longueur adaptée à la hauteur disponible.

Micro Pieux

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4. scellement au coulis ou au mortier de l’armature, injection adaptée.

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5. recépage et soudage d’une plaque.

Micro Pieux


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Exemples de réalisation

Schéma typique de l’application des pieux racines

Reprise en sous oeuvre de la tour Al-Hadba en Irak

Schéma du système de stabilisation Protection des ouvrages souterrains de la pente par micropieux. lors des travaux d’excavation Micro Pieux Figure 2.2 Différents cas d’utilisation des micropieux

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Reprise en sous-oeuvre d’un pavillon suite à un sinistre sécheresse.

Renforcement des fondations existantes pour une surélévation.

Reprise d’un dallage existant dans un supermarché.

Forage intérieur

Figure 2.3 Micropieux Micro Pieux


avant.

inconv.

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C’est une technique très performante, un peu onéreuse, mais qui permet des renforcements efficaces dans toutes les situations, et assez rapidement (en 2 ou 3 jours pour une villa, contre 1 à 2 semaine avec des techniques plus classique comme la reprise en sous-oeuvre ponctuelle). L’encombrement des macines à forer, même très réduit, limite ces oprérations

Micro Pieux

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2.2

Puits Les puits sont exécutés pour des reprises en sous-oeuvre profondes. l’excavation est réalisée selon la technique des puisatiers, avec un blindage de fouille réalisé à l’avancement, par des buttons et planches, comme dans les mines. Une fois la profondeur atteinte, il suffit de mettre en place le aciers et d’effectuer le bétonnage, le blindage servant de coffrage perdu. On arrive ainsi à descendre sur des profondeurs de 15 à 35 m, pour des sections de puits de 1,5 m de coté.

Figure 2.4

2

Phase excavation dans un puit de reprise

Puits


2.3

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Jetgrouting On désigne par jet grouting un procédé de construction utilisant un jet de fluide à haute énergie cinétique pour déstructurer un terrain et le mélanger avec un coulis liquide. Il ne s’agit donc pas exactement d’une technique d’injection, mais plutôt d’un procédé de mélange hydrodynamique terrain-coulis visant à former un « béton de sol » in situ dans la masse du terrain. Le procédé Jet Grouting s’applique aux terrains difficilement injectables par les procédés classiques. Le terrain est destructuré par la pression du jet et devient un mélange sol-coulis aux caractéristiques mécaniques et dimensionnelles recherchées. L’atelier se compose d’une partie fixe stockage du ciment, centrale de fabrication du coulis, pompe haute pression) reliée par une conduite à une foreuse mobile sur chenilles. La tête de forage est munie de buses d’injection spécifiquement choisies en fonction des terrains rencontrés et des caractéristiques du résultat recherché.

Applications : • •

•

• • • • •

coupures étanches : par jet « à plat » éventuellement renforcé par des colonnes soutènement et étanchéité de paroi : réalisation d’un voile continu en colonnes de mélange sol-ciment co-pénétrantes. Parfaitement adapté aux blindages de puits ou de fouilles, même en site urbain. Le fond de fouille peut également être traité depuis la surface pour compléter l’étanchéité et assurer l’assise de l’ouvrage à construire. renforcement des sols dans la masse : Destiné à supporter les charges uniformément réparties (plates-formes, quai, remblai, dallages industriels) associés ou non à des charges ponctuelles (bâtiment, industries, hangars, ouvrages d’art) le terrain traité sera surmonté d’un matelas de répartition éventuel et d’une dalle béton de faible épaisseur. traitement de terrain encombré par des réseaux ou des ouvrages enterrés ; fondations de bâtiment ou d’ouvrage ; pré-voûte de tunnel ; reprises de fondations en sous-œuvre ; travaux sous hauteur limitée.

Phasage • •

réalisation d’un forage de petit diamètre (100 à 200 mm) sur la hauteur à traiter dans ce forage, mise en vitesse d’un jet de fluide envoyé par une pompe à haute pression (plusieurs dizaines de MPa) à travers une ou plusieurs buses de petit diamètre (1 à 10 mm) placées sur un « moniteur » au pied d’un train de tiges de diamètre 70 à 100 mm, • remontée lente des tiges, avec mise en rotation pour former une colonne de béton de sol.

Jetgrouting

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Pendant la phase jet, les volumes en excès du mélange sol-ciment (appelés « rejets ») doivent ressortir librement en tête de forage (sinon, l’excès de matériaux risque de « claquer » le terrain et de créer des désordres au voisinage) et être évacués du chantier au fur et à mesure. Le résultat (diamètre, composition, résistance des colonnes) dépend des paramètres du traitement (vitesses de translation et de rotation des tiges, pressions et débit des fluides utilisés, dosage du coulis), des caractéristiques du terrain en place (nature, granulométrie, composition, compacité) et de la méthode employée (simple, double ou triple).

Figure 2.5

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Phasage type d’un voile par le procédé du jet grouting

Jetgrouting

Reprise Ss Oeuvre

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