Pieu de fondation et méthode de renforcement de fondations.

Abstract

 L'invention concerne un pieu de fondation formé d'une structure d'armature (1) et de coulis durcissant (4), dont l'extrémité est munie d'un bulbe formé de coulis durcissant entouré d'une gaine expansible (2), ledit pieu étant pourvu d'au moins une gaine expansible enveloppant son extrémité et au moins une gaine expansible enveloppant au moins une partie de son corps, lesdites gaines étant de nature à confiner le coulis durcissant et, respectivement, formant un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu, et faisant adhérer le pieu au sol et/ou aux structures entourant le pieu.
L'invention concerne également une méthode de renforcement de fondations impliquant la mise en place d'un pieu comprenant une structure d'armature, et l'injection de coulis durcissant au niveau du corps du pieu et/ou clans une gaine expansible à l'extrémité dudit pieu, du coulis durcissant étant injecté dans au moins une gaine expansible enveloppant une partie du corps dudit pieu, de manière à faire adhérer la/les gaine(s) expansibles au sol et/ou aux structures entourant le pieu, et dans au moins une gaine expansible enveloppant l'extrémité dudit pieu, de manière à former un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu.

Description

[0001] L'invention concerne le domaine des pieux d'ancrage et/ou de fondations. De nombreuses techniques ont été développées dans ce domaine pour assurer un bon ancrage des pieux et/ou augmenter leur capacité portante, notamment l'injection de coulis durcissant autour de pieux placés dans des forages, la formation de bulbes au niveau de l'extrémité du pieu (par exemple par injection d'un coulis durcissant dans une enveloppe expansible), l'utilisation de membranes souples pour gainer un tube dans lequel on injecte un coulis durcissant, etc.
Le brevet FR 2 601 706 constitue une illustration générale de la mise en oeuvre des diverses techniques envisagées. Le document décrit plusieurs de ces alternatives dans des modes de réalisation bien distincts.

[0002] Les demandeurs ont à présent trouvé qu'une combinaison particulière des techniques ainsi énoncées offre des avantages nouveaux et utiles dans le cadre d'applications bien spécifiques d'ancrage dans le sol et/ou de renforcement de fondations.

[0003] La présente invention a pour objet de fournir un nouveau pieu de fondation formé d'une structure d'armature et de coulis durcissant, dont l'extrémité est munie d'un bulbe formé de coulis durcissant entouré d'une gaine expansible, ledit pieu étant pourvu d'au moins une gaine expansible enveloppant son extrémité et au moins une gaine expansible enveloppant au moins une partie de son corps, lesdites gaines étant de nature à confiner le coulis durcissant et, respectivement, formant un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu, et faisant adhérer le pieu au sol et/ou aux structures entourant le pieu.

[0004] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la structure d'armature est plus particulièrement formée, au moins en partie, d'un tube d'armature tandis qu'au moins une gaine expansible enveloppe l'extrémité dudit tube d'armature et au moins une gaine expansible enveloppe au moins une partie du corps dudit tube d'armature.

[0005] Selon une caractéristique préférée de l'invention l'aspect essentiel du le confinement du coulis durcissant résulte du maillage de la gaine, choisi en fonction des caractéristiques du coulis durcissant (de préférence de type minéral, micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe).

[0006] Selon d'autres particularités préférées de l'invention,
le tube d'armature du pieu a un diamètre de l'ordre de 100 mm (c.à.d. un diamètre situé entre environ 75 et 200 mm);
la gaine expansible enveloppant le corps dudit tube d'armature constitue un manchon en textile ayant un diamètre entre 200 et 300 mm; et
la gaine expansible enveloppant l'extrémité dudit tube d'armature constitue un manchon en textile ayant un diamètre entre 300 et 600 mm, plus particulièrement de 500 mm environ.

[0007] Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le pieu de fondation est de préférence du type appelé "micro-pieu", ayant une longueur entre 1,5 et 10 m et un diamètre entre 20 et 35 cm environ.

[0008] La présente invention a également pour objet une méthode d'ancrage de structures dans le sol et/ou de renforcement de fondations impliquant la mise en place d'un pieu comprenant une structure d'armature, et l'injection de coulis durcissant au niveau du corps du pieu et/ou dans une gaine expansible à l'extrémité dudit pieu, du coulis durcissant étant injecté dans au moins une gaine expansible enveloppant une partie du corps dudit pieu, de manière à faire adhérer la/les gaine(s) expansibles au sol et/ou aux structures entourant le pieu, et dans au moins une gaine expansible enveloppant l'extrémité dudit pieu, de manière à former un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu.

[0009] Selon une caractéristique supplémentaire de cette méthode, le maillage des gaines mises en oeuvre est plus particulièrement choisi de manière à ce que les gaines permettent le confinement du coulis durcissant.
Le maillage est plus particulièrement choisi en fonction des caractéristiques du coulis durcissant.

[0010] Selon une autre particularité préférée de l'invention, le coulis durcissant est, de préférence, injecté de manière indépendante au niveau du corps du pieu et au niveau de l'extrémité du pieu.
Ce mode de réalisation de l'invention permet le contrôle de la contrebutée du pieu par un contrôle de la pression du coulis au niveau de l'extrémité du pieu.

[0011] La méthode selon l'invention est plus particulièrement utilisée pour l'ancrage dans le sol, la réalisation de fondations et/ou le renforcement de structures existantes ou nouvelles, en mettant en oeuvre des micro-pieux ayant une longueur entre 1,5 et 10 m et un diamètre entre 20 et 35 cm.

[0012] Selon encore une caractéristique préférée de l'invention, la méthode met en oeuvre un coulis durcissant d'injection de type minéral, micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe.
Dans le présent contexte les expressions minéral, micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe ont plus particulièrement les significations suivantes :

minéral : composé essentiellement voire uniquement d'ingrédients de type minéral, tel que ciments, agrégats à base de quartz et/ou de matériaux silicieux, etc.;

micro broyé : ayant une granulométrie essentiellement inférieure à 0,1 mm

anti-gonflement : ne subissant pas d'augmentation de volume au moment de la prise, ni de dégagement de vapeur

anti-retrait : ne subissant pas de diminution de volume (pas de ressuage) au moment de la prise ;

hydrophobe : ne se mélangeant pas à l'eau après la mise en émulsion (entrainant un refoulement de l'eau après la mise en émulsion).

[0013] Des compositions représentatives de ces propriétés sont notamment des compositions exploitées par la société M.TECH sous la dénomination 'coulis d'injection CA'.

[0014] Le pieu selon l'invention, désigné dans le présent contexte comme "pieu à compactage horizontal" ("PCCH"), constitue donc un type de pieu de fondation foré de longueur variant entre 1,5 m et 10 m et de diamètre pouvant varier de 20 à 35 cm , pouvant être installé dans tout type de sols y compris à travers une nappe phréatique, avec un matériel simple et peu encombrant.

[0015] Le pieu est composé de préférence d'une armature en l'occurrence un tube percé en sa partie inférieure, enveloppé dans une ou plusieurs gaines géotextiles expansibles. Deux pipettes sont placées dans le pieu de manière à permettre l'injection indépendante du corps et de la pointe du pieu à des pressions différentes. Ces gaines sont suffisamment extensibles pour lui permettre d'adhérer parfaitement aux parois du trou de forage et de créer un bulbe à la pointe du pieu par compactage des sols.

[0016] Après avoir installé le pieu dans un trou de forage, on injecte sous pression un coulis durcissant, de préférence un coulis minéral micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe. Les gaines confinent le coulis dans le tube et à son pourtour. Ce système permet un contrôle complet de la réalisation du pieu en empêchant le coulis de se répandre dans les infractuosités du sol ou d'être lavé par l'eau contenue dans le sol.

[0017] Les trois composantes principales composant le pieu sont

a) l'armature :

Un tube en acier inoxydable de diamètre 100 mm est plus couramment utilisé en une ou plusieurs pièces suivant la longueur et les moyens de manutention disponibles ou possibles sur chantier.

Le tube comporte trois parties distinctes (pouvant être des éléments différents si celui-ci est composé de plusieurs pièces) :

• la tête dont la partie supérieure est scellée d'un plaque percée de deux ouvertures par lesquelles pénètrent les pipettes d'injection de la pointe et du corps du pieu ; cette pièce pouvant être aménagée de manière à assurer la liaison avec la structure sus-jacente
• la pointe ("racine") constituée d'un tube scellé à sa partie inférieure , percé de toutes parts afin de laisser s'échapper le coulis injecté à une pression supérieure par une pipette indépendante pour créer le bulbe
• le corps constitué d'un ou plusieurs tubes percés de deux trous à leur partie inférieure pour laisser passer le coulis

Les tubes sont fixés l'un à l'autre par un système de boulons lors du placement du pieu dans le trou de forage.

Le confinement du coulis dans le tube confère au pieu une résistance finale à la flexion très élevée.

D'autres formes d'armatures sont envisageables telles des assemblages de barre HR et d'étriers.

b) la gaine :

La gaine est un manchon en textile de diamètre variant de 200 mm à 300 mm, enveloppant l'armature et fixé au extrémités de chaque pièce composant le tube.

Les propriétés du fil utilisé et la densité du tissage assurent le confinement du coulis injecté sous pression à l'intérieur du manchon et de l'armature. L'extensibilité de la gaine assure une adhésion complète du pieu aux parois de forage. Le diamètre de la gaine est fonction de celui du forage.

L'extrémité inférieure du pieu est équipée d'une gaine, plus large, de diamètre 500 mm qui permet la constitution d'un bulbe de 600 mm de diamètre.

c) le coulis :

Le coulis est le mélange fait sur place d'eau claire et d'un mortier minéral micro broyé prêt à l'emploi.

Les caractéristiques du coulis se résument de manière suivante :

• pompable et injectable
• durcissement en 24 h sans retrait ni gonflement
• adhérence maximum tant dans le sol que dans les parties de structure traversées
• non corrosif car ne comprenant pas de chlorures , sulfures ou agrégats métalliques
• hydrophobe
• n'absorbe pas l'huile

[0018] L'invention est utilisable dans nombre d'applications dont entre autre la reprise en sous oeuvre de fondations, l'ancrage de murs de soutènements, la fondation de mur de haie et isophoniques.

[0019] Le PCCH selon l'invention permet d'aller chercher les couches résistantes pour y fonder la construction mais peut également être utilisé comme pieu flottant grâce au compactage des sols qu'entraine la pression d'injection du coulis et la création du bulbe à sa pointe.

[0020] Le PCCH est applicable pratiquement dans tous les types de terrains y compris en milieu immergé.

[0021] Le PCCH possède un bonne résistance à la traction et à la flexion grâce à son armature et à la parfaite adhérence entre celle-ci et le coulis. De plus son bulbe lui confère une résistance à l'arrachement.

[0022] Sa mise en place ne nécessite qu'un matériel peu encombrant et ce type de solution convient parfaitement aux lieux confinés.

[0023] La plaque de scellement de la tête du PCCH permet la création de tout type d'interface avec la structure sus-jacente.

[0024] D'autres caractéristiques, détails et particularités de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation spécifique, donnée à titre purement illustrative et non limitative, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels

la Figure 1 montre, de manière schématique, un pieu de fondation selon l'invention, et

la Figure 2 montre, de manière schématique, les stades (1) à (6) de la méthode selon l'invention, pour la mise en ouvre de tels pieux.

[0025] Le pieu représenté à la figure 1 comporte trois parties séparées les unes des autres, à savoir la "tête", le "corps", et la "racine".

[0026] Le pieu est composé d'une armature en l'occurrence un tube percé en sa partie inférieure (1), enveloppé dans une ou plusieurs gaines géotextiles expansibles (2). Deux pipettes (3) sont placées dans le pieu de manière à permettre l'injection indépendante du corps et de la pointe du pieu à des pressions différentes. Après avoir installé celui-ci dans un trou de forage , un coulis minéral micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe est injecté (4), sous pression. Les gaines confinent le coulis dans le tube et à son pourtour. Ces gaines sont suffisamment extensibles pour lui permettre d'adhérer parfaitement aux parois du trou de forage et de créer un bulbe à la pointe du pieu par compactage des sols.

[0027] Le pieu PCCH selon l'invention a l'avantage de pouvoir être utilisé dans n'importe quel type de sol , de pouvoir être placé avec une inclinaison variant de 0° à 90° et de pouvoir être mis en oeuvre grâce à un équipement peu encombrant et léger, donc dans des lieux confinés.

[0028] Il peut être mis en place par toute entreprise en possession d'un matériel standard de forage.
Suivant le type d'application :

• le forage sera exécuté à l'aide d'une carotteuse munie de couronnes diamant en cas de reprises en sous oeuvre pour traverser tout massif de maçonnerie ou toute fondation (radier ou semelle) et en cas de présence de roches dans le sol. (fig. 2, stade 1)
• une simple tarière sera suffisante pour le forage dans un substrat végétal, argileux ou limoneux. (fig. 2, stade 2).

[0029] Pour prévenir tout éboulement du trou de forage un manchon de protection (de type tuyau, tube PVC, etc. de même diamètre que le trou foré) sera introduit dans le trou au fur et à mesure de la progression de la tarière et retiré parallèlement à l'injection. De telles techniques sont bien connues en soi de l'homme de métier.

[0030] Le coulis est préparé en mélangeant le mortier minéral micro broyé décrit ci-dessus à de l'eau claire dans la proportion de 5 litres pour 25 kg de poudre. Le mélange doit être homogène et nécessite un malaxeur.

[0031] Le forage étant terminé les éléments du pieu sont descendus dans le puits (fig. 2, stade 3) en étant fixés par boulons les uns aux autres. (fig. 2, stade 4)

[0032] Puis une fois le mélange obtenu, celui-ci est injecté grâce à un pot à pression (fig. 2, stade 5). L'injection s'effectue généralement de bas en haut en commençant par la pointe, injectée indépendamment, à une pression de 10 bars de manière à créer un bulbe. Puis le reste du pieu est injecté toujours de bas en haut à une pression de 4 bars. L'air et éventuellement l'eau contenue dans le sol sont évacués de manière naturelle par remontée dans le puits de forage, au fur et à mesure de l'injection, le coulis étant hydrophobe (fig. 2, stade 6).

[0033] L'homme de métier percevra aisément de nombreuses modifications et adaptations par rapport au mode de réalisation spécifique décrit ci-dessus, sans quitter la portée de l'invention telle que définie dans les revendications qui suivent.
Il est ainsi à noter qu'une mise en place par fonçage du pieu selon l'invention est aussi envisageable, mais plus délicate car nécessitant une protection du pieu par scellement à sa pointe d'une plaque spéciale.

Revendications

1. Pieu de fondation formé d'une structure d'armature et de coulis durcissant, dont l'extrémité est munie d'un bulbe formé de coulis durcissant entouré d'une gaine expansible, caractérisé en ce que le pieu est pourvu d'au moins une gaine expansible enveloppant son extrémité et au moins une gaine expansible enveloppant au moins une partie de son corps, et en ce que lesdites gaines sont de nature à confiner le coulis durcissant et, respectivement, forment un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu, et font adhérer le pieu au sol et/ou aux structures entourant le pieu.

2. Pieu de fondation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pieu comprend des conduits d'injection du coulis indépendants au niveau du corps du pieu et au niveau de l'extrémité du pieu.

3. Pieu de fondation selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la structure d'armature est formée, au moins en partie, d'un tube d'armature tandis qu'au moins une gaine expansible enveloppe l'extrémité dudit tube d'armature et au moins une gaine expansible enveloppe au moins une partie du corps dudit tube d'armature.

4. Pieu de fondation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le confinement du coulis durcissant résulte du maillage de la gaine en fonction des caractéristiques du coulis durcissant.

5. Pieu de fondation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le coulis durcissant est un coulis minéral, micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe.

6. Pieu de fondation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine expansible enveloppant le corps dudit tube d'armature constitue un manchon en textile ayant un diamètre entre 200 et 300 mm.

7. Pieu de fondation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine expansible enveloppant l'extrémité dudit tube d'armature constitue un manchon en textile ayant un diamètre entre 300 et 600 mm.

8. Pieu de fondation, de type micro-pieu, selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il a une longueur entre 1,5 et 10 m et un diamètre entre 20 et 35 cm.

9. Méthode d'ancrage dans le sol et/ou de renforcement de fondations impliquant la mise place d'un pieu comprenant une structure d'armature, et l'injection de coulis durcissant au niveau du corps du pieu et/ou dans une gaine expansible à l'extrémité dudit pieu, caractérisé en ce que du coulis durcissant est injecté dans au moins une gaine expansible enveloppant une partie du corps dudit pieu, de manière à faire adhérer la/les gaine(s) expansibles au sol et/ou aux structures entourant le pieu, et dans au moins une gaine expansible enveloppant l'extrémité dudit pieu, de manière à former un bulbe de compactage du sol à l'extrémité du pieu.

10. Méthode selon la revendication 9, caractérisé en ce que le maillage des gaines est de nature à confiner le coulis durcissant.

11. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que le maillage de la gaine est fonction des caractéristiques du coulis durcissant.

12. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le coulis durcissant injecté est un coulis minéral, micro broyé, anti-gonflement, anti-retrait et hydrophobe.

13. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le coulis durcissant est injecté de manière indépendante au niveau du corps du pieu et au niveau de l'extrémité du pieu.

14. Méthode selon la revendication 13, caractérisé en ce que le contrôle de la contrebutée du pieu est réalisé par le contrôle de la pression du coulis au niveau de l'extrémité et du corps du pieu.

15. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la méthode est utilisée pour l'ancrage dans le sol, la réalisation de fondations et/ou le renforcement de structures existantes ou nouvelles.

16. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la méthode met en oeuvre des micro-pieux ayant une longueur entre 1,5 et 10 m et un diamètre entre 20 et 35 cm.

Dessins