EP0653518B1 - Procédé de réalisation de parois minces dans le sol - Google Patents

Procédé de réalisation de parois minces dans le sol Download PDF

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EP0653518B1
EP0653518B1 EP94402546A EP94402546A EP0653518B1 EP 0653518 B1 EP0653518 B1 EP 0653518B1 EP 94402546 A EP94402546 A EP 94402546A EP 94402546 A EP94402546 A EP 94402546A EP 0653518 B1 EP0653518 B1 EP 0653518B1
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sheet pile
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grout
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Compagnie du Sol SARL
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/24—Placing by using fluid jets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/18—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ

Definitions

  • the subject of the present invention is a new process perfected for the realization of thin walls in the ground.
  • Such walls can have for example ten of centimeters thick and a height of about twenty meters.
  • EP-A-0 513 461 European Patent No. 91402175.3
  • EP-A-0 513 461 European Patent No. 91402175.3
  • a vibration is pressed into the ground beam or sheet pile which has at its lower part a device to inject a grout at low pressure which, after solidification, constitutes the thin wall while we send horizontally at the bottom of the beam at least one jet of liquid at very high pressure directed substantially in the plane of the wall to achieve.
  • very high pressure liquid is meant according to the present description a liquid sent at pressures understood by example between 200 and 600 kg per square centimeter.
  • the present invention relates to improvements to the process described above which allow to significantly improve the quality of the sealed wall obtained and to increase its speed of execution.
  • the subject of the present invention is a method for to make watertight walls in the ground, of the type in which we sink vertically by vibration and we go up a sheet pile in the ground the along the route of the wall to be made, by injecting at low pressure, at the base of the sheet pile, a conventional grout which, after injection, the thin wall, a jet of liquid at very high pressure substantially in the plane of the wall and towards the part of the wall to be made, and a jet of liquid at very high pressure towards the part of the wall that has already been made, characterized in that the very high pressure liquid that is sent to the bottom of the sheet pile during its descent and during its ascent consists of a fluid grout based on water, bentonite, additives and cement, while injecting at the base of the sheet pile, above injection of liquid at very high pressure, during its descent and ascent, a thick conventional grout based on water, bentonite, cement, additives and an aggregate which communicates its consistency to it, by the fact that the very high pressure jet directed towards the part of the wall already
  • sheet pile is meant according to the present description a rigid metal profile, generally made of steel, which is pressed into the ground successively along the route of the wall that you want achieve.
  • adjuvant is meant, according to the present description, liquid or powdery products including low dose incorporation in a grout causes changes in certain properties of grout, fresh or hardened.
  • the adjuvants can also be constituted by any other product intended to adapt the rheology of the grout to the conditions encountered on site (for example anti-freeze products).
  • the grout injected at low pressure at the bottom of the sheet pile during the threshing and during the ascent of the latter is of a consistency relatively large so as to be able to provide resistance, flexibility, impermeability and resistance to erosion of the wall.
  • the grout which is injected at very high pressure in the wall already formed during the rise of the sheet pile is a very fluid grout made only from water, cement, bentonite and adjuvants, so that one could legitimately ask if the injection at very high pressure of such a grout would not lose to the wall already realized its essential characteristics of resistance, flexibility, impermeability and resistance to erosion.
  • the axis of the nozzles arranged at the bottom of the sheet pile which send the fluid grout under very high pressure is tilted slightly downwards, preferably 8 20% from the horizontal.
  • the nozzles which do not send grout at very high pressure during the different phases of the process, however, allow a low flow of grout to flow at low pressure to avoid blockage.
  • the sheet pile 1 is intended to be inserted into the floor to make the thin wall 2.
  • a vibratory hammer or vibrobatter 3 activated for example by a powerful hydraulic motor which vibrates the sheet pile 1 so that it sinks into the ground.
  • the vibratory hammer 3 is supported by the mast 4 of a machine lifting 5 schematically shown.
  • Sheet pile 1 is guided in its descent by a device attached to the lifting device 5 which, for simplicity of the drawing, has not been shown.
  • FIG. 1 represents the threshing or jacking of sheet pile 1, as shown in arrow F.
  • a conventional grout thick for thin wall is sent under low pressure by a nozzle 6 located below the sheet pile while a fluid grout 7 is sprayed at very high pressure below the sheet pile in downstream direction, i.e. to the right in the drawing, direction of the ground in which the wall is to be made.
  • FIG. 2 shows an embodiment particular of the lower part of the sheet pile 1 which presents a central core 8 and two wings 9.
  • the central core 8 has a thickness reinforcement 8 has in its lower part. It is the same wings 9 which present building extra thicknesses 9a.
  • the wing 9 on the left and its reinforcement 9 a extend downwards substantially beyond the central core 8.
  • a fin 10 is attached to the outside of the left wing of the sheet pile 1, in the extension of the core 8, so as to be move into part 2 of the thin wall that has already been made and to stabilize the path of the sheet pile during its descent.
  • the sheet pile 1 is guided so as to be preferably situated at the limit between the part of the wall 2 which has already been carried out and the land to be sealed which is to the right of the drawing.
  • a thick slurry of the type usually used to make the sealing walls, base of water, bentonite, cement and aggregate is injected by the double nozzle 6 at a pressure of a few tens of kilograms per square centimeter.
  • This thick grout injection is essentially intended to facilitate penetration into the soil of the sheet pile under the effect of the vibrations communicated to it.
  • a fluid cement-based grout, bentonite, additives and water is injected at very high pressure, for example at 600 kg per square centimeter, through nozzle 12 towards the right, towards the ground in which the wall must be carried out.
  • the axis of the nozzle is inclined about 15% downward with respect to the horizontal.
  • fluid grout is also sent to the nozzle 13 which is directed towards the wall 2 already done, but only at a pressure of a few kilograms per square centimeter and only to avoid plugging the line 15 and nozzle 13.
  • the fluid grout which is sent under very high pressure by the nozzle 12, has the effect of disintegrating and to permeate the ground below the sheet pile, which facilitates and strongly accelerates the descent of the latter by realizing the excavation in which the wall will be made.
  • the mode of implementation of the invention which comes to be described allows to realize in the ground, at a speed important, a wall of excellent quality with good continuity and good sealing.

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Description

La présente invention a pour objet un nouveau procédé perfectionné pour la réalisation de parois minces dans le sol.
On sait que l'on est amené à réaliser dans le sol des parois minces en coulis pour constituer notamment des barrières continues étanches à l'eau.
De telles parois peuvent avoir par exemple une dizaine de centimètres d'épaisseur et une hauteur d'une vingtaine de mètres.
La société demanderesse a déjà décrit dans la demande de brevet européen N° 91402175.3 (EP-A-0 513 461) un procédé pour la réalisation de telles parois selon lequel on enfonce, par vibrations dans le sol, une poutre ou palpanche qui comporte à sa partie inférieure un dispositif pour injecter à basse pression dans le sol un coulis qui, après solidification, constitue la paroi mince tandis que l'on envoie horizontalement à la partie inférieure de la poutre au moins un jet de liquide à très haute pression dirigé sensiblement dans le plan de la paroi à réaliser.
Par liquide à très haute pression, on entend selon la présente description un liquide envoyé à des pressions comprises par exemple entre 200 et 600 kg par centimètre carré.
La présente invention est relative à des perfectionnements au procédé décrit ci-dessus qui permettent d'améliorer sensiblement la qualité de la paroi étanche obtenue et d'accroítre sa vitesse d'exécution.
La présente invention a pour objet un procédé pour réaliser des parois étanches dans le sol, du type dans lequel on enfonce verticalement par vibrations et on remonte une palplanche dans le sol le long du parcours de la paroi à réaliser, en injectant à basse pression, à la base de la palplanche, un coulis conventionnel qui constitue, après injection, la paroi mince, un jet de liquide à très haute pression sensiblement dans le plan de la paroi et en direction de la partie de la paroi à réaliser, et un jet de liquide à très haute pression en direction de la partie de la paroi qui a déjà été réalisée, caractérisé par le fait que le liquide à très haute pression que l'on envoie à la partie inférieure de la palplanche lors de sa descente et lors de sa remontée est constitué par un coulis fluide à base d'eau, de bentonite, d'adjuvants et de ciment, tandis que l'on injecte à la base de la palplanche, au-dessus de l'injection du liquide à très haute pression, lors de sa descente et de sa remontée, un coulis conventionnel épais à base d'eau, de bentonite, de ciment, d'adjuvants et d'un agrégat qui lui communique sa consistance, par le fait que le jet à très haute pression dirigé vers la partie de la paroi déjà réalisée est envoyé seulement lors de la remontée de la palplanche et par le fait que le jet de coulis fluide qui, lors de la descente de la palplanche est injecté à très haute pression est légèrement incliné vers le bas.
Par palpanche, on entend selon la présente description un profilé métallique rigide, généralement en acier, qui est enfoncé dans le sol successivement le long du parcours de la paroi que l'on désire réaliser.
Par adjuvant, on entend, selon la présente description, des produits liquides ou pulvérulents dont l'incorporation à faible dose dans un coulis provoque des modifications de certaines propriétés de coulis, à l'état frais ou durci.
Les principaux adjuvants sont :
  • des retardateurs de prise, tels que des produits à base de lignosulfonate de sodium ou d'amonium,
  • des fluidifiants, tels que des produits à base de lignosulfonate de sodium, de polyacrylate de sodium, de naphtélène sulfonate et de mélanine,
  • des activants minéraux, tels que le bicarbonate de sodium,
  • des réducteurs du filtrat, tels que des polymères organiques de la famille du carbométhylcellulose.
Les adjuvants peuvent être également constitués par tout autre produit destiné à adapter la rhéologie des coulis aux conditions rencontrées sur le chantier (par exemple des produits anti-gel).
Contrairement à ce que l'on pouvait redouter, l'injection lors de la remontée de la palpanche, d'un coulis liquide à très haute pression en direction de la paroi déjà réalisée en coulis épais ne perturbe pas la structure de cette dernière mais permet au contraire de rétablir, si besoin était, une parfaite continuité de la paroi en éliminant les parties de terrain qui auraient pu s'engager dans son épaisseur lors du battage de la palpanche.
C'est ainsi que l'invention permet de conférer une parfaite continuité à la paroi et d'améliorer ainsi la qualité de cette dernière.
De surcroít, l'expérience a montré que l'injection, lors de la descente, d'un liquide à très haute pression qui est constitué par un coulis fluide facilite l'obtention d'une paroi mince de bonne qualité.
Il convient de souligner que, selon l'invention, le coulis injecté à basse pression à la partie inférieure de la palpanche lors du battage et lors de la remontée de cette dernière est d'une consistance relativement importante de manière à pouvoir assurer la résistance, la souplesse, l'imperméabilité et la résistance à l'érosion de la paroi.
Au contraire, le coulis qui est injecté à très haute pression dans la paroi déjà formée lors de la montée de la palpanche est un coulis très fluide réalisé uniquement à base d'eau, de ciment, de bentonite et d'adjuvants, de telle sorte qu'on pouvait légitimement se demander si l'injection à très haute pression d'un tel coulis ne ferait pas perdre à la paroi déjà réalisée ses caractéristiques essentielles de résistance, de souplesse, d'imperméabilité et de résistance à l'érosion.
Contrairement aux craintes que l'on pouvait avoir, l'expérience a montré que le coulis fluide envoyé à très haute pression lors de la remontée de la palplanche, dans la paroi déjà formée, se mélange parfaitement au coulis épais ayant servi à constituer cette paroi, en améliorant l'homogénéité et les caractéristiques de cette dernière.
Conformément à l'invention, l'axe des buses disposées à la partie inférieure de la palpanche qui envoient le coulis fluide sous très haute pression est légèrement incliné vers le bas, de préférence de 8 à 20% par rapport à l'horizontale.
Selon l'invention, il est avantageux que les buses qui n'envoient pas de coulis à très haute pression lors des différentes phases du procédé laissent cependant s'écouler un faible débit de coulis à basse pression pour éviter leur obturation.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé.
Sur ce dessin,
  • la figure 1 est une vue schématique de mise en oeuvre de l'invention,
  • la figure 2 est une vue en élévation de la partie inférieure d'une palplanche utilisée dans le procédé selon l'invention,
  • la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2,
  • la figure 4 est une vue schématique des injections qui sont pratiquées à la partie inférieure de la palplanche lors du battage de cette dernière, et
  • la figure 5 est une vue correspondant à la figure 4 lors de la remontée de la palplanche.
On voit sur la figure 1 une représentation schématique du matériel utilisé pour mettre en oeuvre l'invention.
La palplanche 1 est destinée à être enfoncée dans le sol pour réaliser la paroi mince 2.
Pour cela, elle est munie à sa partie supérieure d'un vibrofonceur ou vibrobatteur 3 actionné par exemple par un puissant moteur hydraulique qui fait vibrer la palplanche 1 afin qu'elle s'enfonce dans le sol.
Le vibrofonceur 3 est supporté par le mât 4 d'un engin de levage 5 schématiquement représenté.
La palplanche 1 est guidée dans sa descente par un dispositif solidaire de l'engin de levage 5 qui, pour la simplicité du dessin, n'a pas été représenté.
Le schéma de la figure 1 représente le battage ou fonçage de la palplanche 1, comme représenté sur la flèche F.
Conformément à l'invention, un coulis conventionnel épais pour paroi mince est envoyé sous faible pression par une buse 6 située en dessous de la palplanche tandis qu'un coulis fluide 7 est projeté à très haute pression en-dessous de la palplanche en direction de l'aval, c'est-à-dire vers la droite sur le dessin, en direction du terrain dans lequel la paroi doit être réalisée.
On a représenté sur la figure 2 un mode de réalisation particulier de la partie inférieure de la palplanche 1 qui présente une âme centrale 8 et deux ailes 9.
L'âme centrale 8 présente une surépaisseur de renforcement 8a à sa partie inférieure. Il en est de même des ailes 9 qui présentent des surépaisseurs de renforcement 9a.
Comme on peut le voir sur la figure 2, l'aile 9 de gauche et son renforcement 9a se prolongent vers le bas sensiblement au-delà de l'âme centrale 8.
Un aileron 10 est fixé à l'extérieur de l'aile gauche de la palplanche 1, dans le prolongement de l'âme 8, de manière à se déplacer dans la partie 2 de la paroi mince qui a déjà été réalisée et à stabiliser la trajectoire de la palplanche lors de sa descente.
On a représenté sous la partie centrale de la palplanche une double buse 6 qui est alimentée par la canalisation 11 en coulis épais à basse pression, tandis que l'aile gauche comporte à sa partie inférieure deux buses 12 et 13 en directions opposées dont chacune est alimentée en coulis fluide à très haute pression par une canalisation distincte 14, 15.
On retrouve sur la figure 3, l'âme 8 et les ailes 9 de la palplanche ainsi que leurs surépaisseurs de renforcement 8a et 9a et l'aileron 10.
On voit également sur cette figure les buses 6, 12 et 13 et leurs canalisations d'alimentation 11, 14 et 15.
On a schématiquement représenté sur la figure 4 la partie inférieure de la palplanche alors qu'elle s'enfonce dans le sol lors de son fonçage.
Lors de ce mouvement, la palplanche 1 est guidée de manière à se situer de préférence à la limite entre la partie de la paroi 2 qui a déjà été réalisée et le terrain à étanchéifier qui se trouve à sa droite sur le dessin.
Durant la descente de la palplanche, un coulis épais du type habituellement utilisé pour réaliser les parois d'étanchéité, à base d'eau, de bentonite, de ciment et d'agrégat est injecté par la double buse 6 à une pression de quelques dizaines de kilogrammes par centimètre carré.
Cette injection de coulis épais est essentiellement destinée à faciliter la pénétration dans le sol de la palplanche sous l'effet des vibrations qui lui sont communiquées.
En même temps, un coulis fluide à base de ciment, de bentonite, d'adjuvants et d'eau est injecté à très haute pression, par exemple à 600 kg par centimètre carré, par la buse 12 vers la droite, en direction du terrain dans lequel la paroi doit être réalisée.
Conformément à un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, l'axe de la buse est incliné d'environ 15% vers le bas par rapport à l'horizontale.
Pendant la descente de la palplanche, du coulis fluide est également envoyé dans la buse 13 qui est dirigée vers la paroi 2 déjà réalisée, mais seulement à une pression de quelques kilogrammes par centimètre carré et uniquement pour éviter l'obturation de la canalisation 15 et de la buse 13.
Ainsi, lors de cette première phase de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le coulis fluide, qui est envoyé sous très haute pression par la buse 12, a pour effet de désagréger et d'imprégner le terrain en-dessous de la palplanche, ce qui facilite et accélère fortement la descente de cette dernière en réalisant l'excavation dans laquelle sera réalisée la paroi.
On a représenté sur la figure 5, la partie inférieure de la palplanche et les injections qui sont effectuées conformément à l'invention lors de la remontée de la palplanche.
Durant cette seconde phase, on continue à envoyer du coulis épais au-dessous de la palplanche par la double buse 6, sous une pression de quelques dizaines de kilogrammes par centimètre carré, de manière à occuper le vide qui est laissé dans le terrain par le retrait de la palplanche et à repousser le terrain avoisinant qui a été ameubli lors de la descente de la palplanche.
Simultanément, et conformément à l'invention, on envoie par la buse 13 un jet de coulis fluide à très haute pression vers la gauche en direction de la paroi mince 2 qui a déjà été réalisée.
Il est remarquable que le coulis ainsi envoyé se mélange parfaitement au coulis épais qui a été déposé par la buse 6 lors des précédentes descente et remontée de la palplanche, et améliore ainsi substantiellement les qualités de la paroi ainsi obtenue.
Pendant la remontée de la palplanche, on continue à envoyer également du coulis fluide sous une pression de quelques kilogrammes par centimètre carré par la buse 12 pour éviter que cette dernière, ainsi que la canalisation 14, ne se bouchent.
Le mode de mise en oeuvre de l'invention qui vient d'être décrit permet de réaliser dans le sol, à une vitesse importante, une paroi d'excellente qualité qui présente une bonne continuité et une bonne étanchéité.
Il est bien entendu que ce mode de mise en oeuvre ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (2)

  1. Procédé pour réaliser des parois étanches dans le sol, du type dans lequel on enfonce verticalement par vibrations et on remonte une palplanche dans le sol le long du parcours de la paroi à réaliser, en injectant à basse pression, à la base de la palplanche, un coulis conventionnel qui constitue, après injection, la paroi mince, un jet de liquide à très haute pression sensiblement dans le plan de la paroi et en direction de la partie de la paroi à réaliser, et un jet de liquide à très haute pression en direction de la partie (2) de la paroi qui a déjà été réalisée, caractérisé par le fait que le liquide à très haute pression que l'on envoie à la partie inférieure de la palplanche lors de sa descente et lors de sa remontée est constitué par un coulis fluide à base d'eau, de bentonite, d'adjuvants et de ciment, tandis que l'on injecte à la base (6) de la palplanche, au-dessus de l'injection du liquide à très haute pression, lors de sa descente et de sa remontée, un coulis conventionnel épais à base d'eau, de bentonite, de ciment, d'adjuvants et d'un agrégat qui lui communique sa consistance, par le fait que le jet à très haute pression dirigé vers la partie de la paroi déjà réalisée est envoyé seulement lors de la remontée de la palplanche et par le fait que le jet de coulis fluide qui, lors de la descente de la palplanche est injecté à très haute pression est légèrement incliné vers le bas.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le jet de coulis fluide est incliné vers le bas de 8 à 20 %.
EP94402546A 1993-11-12 1994-11-10 Procédé de réalisation de parois minces dans le sol Expired - Lifetime EP0653518B1 (fr)

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EP0653518A1 EP0653518A1 (fr) 1995-05-17
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