EP1243702B1 - Dispositif d'étayage d'une paroi de soutènement de fouille et utilisation d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'étayage d'une paroi de soutènement de fouille et utilisation d'un tel dispositif Download PDF

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EP1243702B1
EP1243702B1 EP01401387A EP01401387A EP1243702B1 EP 1243702 B1 EP1243702 B1 EP 1243702B1 EP 01401387 A EP01401387 A EP 01401387A EP 01401387 A EP01401387 A EP 01401387A EP 1243702 B1 EP1243702 B1 EP 1243702B1
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wall
support structure
bracing device
support
bracing
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/02—Foundation pits
    • E02D17/04—Bordering surfacing or stiffening the sides of foundation pits

Definitions

  • the invention relates to a device for shoring a wall of excavation support, especially for construction sites, and particularly suitable for use in seismic zone.
  • Anchors are high-tech works using steel prestressing and a sealing zone. This implementation complex and expensive work requires the complex phasing of earthworks and may prove impossible due to the presence of structures (pipes, tunnels, cellars, etc ).
  • the bumpers are usually made of metal and their presence between the walls clutters the excavation, making it difficult to carry out the work such as earthworks or structural work.
  • this solution requires bracing and intermediate supports, for example prefabricated posts, and because of their elasticity, dilation problems and / or deformation related to temperature may require implementations such as the use of pre-loads, accumulation, reflective paints, etc ... This solution therefore limits access to the search due to the presence of an entanglement of bumpers which can also be crossed at different heights.
  • JP-A-09264024 is known a device for shoring a retaining wall excavation, comprising, on the one hand, a support structure intended to penetrate the ground constituting the bottom of the excavation below the wall and, on the other hand, stabilization bearing on the support structure and intended to support the wall, each buton being intended to bear against said wall at a first end and having a second end bearing on said support structure.
  • the object of the invention is to solve at least one of the problems mentioned above.
  • the invention provides for using at least one buton associated with a rigid support structure that allows to free a zone of work in the center to gain access to the interior of the excavation.
  • the subject of the invention concerns a device for shoring a retaining wall of a search, comprising, on the one hand, a support structure intended to rest on or penetrate the ground constituting the bottom of said excavation below said wall and, secondly, stabilization buttresses bearing support on said support structure and intended to support said wall, each buttress being intended for bear against said wall at a first end and having a second end bearing on said support structure, and according to which said structure support posts having support posts adapted to rest or penetrate into said ground and at least one support ring resting on said posts and on which support struts.
  • the rigid support structure is made of material making it removable, for example in materials composites.
  • all the stabilization stops exert a centripetal compression force on the rigid support structure.
  • the butons are arranged around the rigid support structure so as to distribute the compression force and limit the deformation of said structure.
  • the rigid support structure is of cylindrical type surface, circular section, elliptical or polyhedric, for example substantially rectangular, depending on the shape of the excavation, or of type surface of revolution, in particular of conical shape, or even in successive cylindro-revolutionary stack. This allows him to better withstand the forces of compression exerted by the butons.
  • a plurality of rigid support structures are stacked one above the other in depending on the depth of the search.
  • beams are interposed between buttresses and the wall excavation.
  • the device may also include slabs against which support the bumpers, to adapt to the shape of the wall of the search, especially at the corners of the wall of the search.
  • the rigid support structure is provided with support posts suitable for resting and / or entering the ground constituting the bottom of the excavation.
  • the rigid support structure also includes foundations adapted to penetrate the ground constituting the bottom of the search.
  • the foundations form a continuous structure of the same section or thickness as that of the rigid support structure.
  • the device has, externally to the rigid support structure, additional means of foot buttressing wall.
  • the additional means of buttressing take support against said foundations.
  • the device according to the invention presents in particular good aptitude to be used in a seismic zone.
  • FIG. 1 represents, in view from above, a search 1 of usual type dug to a certain depth in the ground of a land on which is a construction site, for example a building.
  • This excavation 1 has any shape, for example of polyhedral section or circular, delimited by a rigid wall 2.
  • This wall can be molded into concrete, mortar or other, or be in the form of wooden planks or metal to support the ground soil dug to achieve the said excavation 1.
  • a device 10 for shoring this rigid retaining wall 2 is also shown in Figure 1.
  • the shoring device 10 comprises a rigid support structure 12 disposed inside the excavation 1 and which for example a circular section. All around this structure rigid support 12 are disposed stabilizers 15 of the usual type which bear on one end 15a against the retaining wall 2 of the excavation 1 and, at an opposite end 15b, against the outer wall 12a of said rigid support structure 12.
  • the buttresses 15 exert a force of centripetal compression on the rigid support structure 12 and they are distributed all around this structure 12 so that the compressive force is well distributed to avoid any excessive deformation of one or more particular or sensitive areas of the rigid support structure 12.
  • the stabilization stops 15 are supported against beams 16 of stress distributions shown in the figure 2. These beams 16 are placed at the end 15a of the buttresses 15 and are disposed perpendicularly to said butons 15. They thus avoid that the retaining wall 2 is damaged and for example marked by a possible penetration of the butons 15.
  • the butons 15 are supported against slabs 18, in particular in certain angles 2a, 2b, 2c and 2d of the wall of support 2 of the search 1.
  • the rigid support structure 12 rests on support posts 20 spaced apart and adapted to rest and / or penetrate the soil forming the bottom of the excavation 1.
  • These support posts 20 are preferably sealed to penetrating sealing foundations 22 in the soil from the bottom of the excavation 1.
  • the foundations of sealing 22 may be in the form of a continuous ring substantially identical to that of the rigid support structure 12.
  • this ring 22 can also serve as a conventional compression ring in cooperating with additional means of buttressing 24, such as concrete, soil injections or cement or mortar injections pressure ("jet grouting" in English terminology) ensuring more specifically a transfer of the loads of the foot of the wall 2.
  • the rigid support structure 12 is also removable and easy to remove once the operations have been completed in the bottom of the search 1. It can be reused for other excavations and other building sites which is particularly advantageous and economical.
  • the rigid support structure 12 is also based on a considerably less support posts than in the prior art, without loss of efficiency.
  • Such a device 10 can be used whatever the form of the excavation 1, in particular thanks to the angle slabs 18. It finds an application particular in seismic zones because the range of the bumpers is clearly reduced, thus reducing the effect of elastic deformation displacements of the retaining wall.
  • the rigid support structure can be constituted prefabricated elements made of steel, reinforced concrete or not, or of composites that can be dismantled. It can also be performed in constrained concrete, armed or not. In this case, it is demolished at the end of works. Moreover, the shape of the rigid support structure can vary in according to that of the excavation.

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Description

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.
Du document JP-A-09264024 est connu un dispositif d'étayage d'une paroi de soutènement d'une fouille, comportant, d'une part, une structure d'appui destinée à pénétrer dans le sol constituant le fond de la fouille en deçà de la paroi et, d'autre part, des butons de stabilisation prenant appui sur la structure d'appui et destinés à étayer la paroi, chaque buton étant destiné à prendre appui contre ladite paroi au niveau d'une première extrémité et comportant une seconde extrémité prenant appui sur ladite structure d'appui.
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 d'une fouille, comportant, d'une part, une structure d'appui destinée à reposer sur ou pénétrer dans le sol constituant le fond de ladite fouille en deçà de ladite paroi et, d'autre part, des butons de stabilisation prenant appui sur ladite structure d'appui et destinés à étayer ladite paroi, chaque buton étant destiné à prendre appui contre ladite paroi au niveau d'une première extrémité et comportant une seconde extrémité prenant appui sur ladite structure d'appui, et selon lequel ladite structure d'appui comporte des poteaux de support adaptés pour reposer ou pénétrer dans ledit sol et au moins un anneau d'appui reposant sur lesdits poteaux et sur lequel prennent appui lesdits butons.
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 AA'.
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 abímée 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 fouille 1.
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 et mise en place d'une première structure d'appui par exemple annulaire ;
  • mise en place des butons et pose ou construction d'un deuxième anneau d'appui;
  • 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.

Claims (14)

  1. Dispositif d'étayage (10) d'une paroi de soutènement (2) d'une fouille (1), ledit dispositif (10) comportant, d'une part, une structure rigide d'appui destinée à reposer sur ou pénétrer dans le sol constituant le fond de ladite fouille (1) en deçà de ladite paroi (2) et, d'autre part, des butons de stabilisation (15) prenant appui sur ladite structure d'appui et destinés à étayer ladite paroi (2), chaque buton (15) étant destiné à prendre appui contre ladite paroi (2) au niveau d'une première extrémité (15a) et comportant une seconde extrémité (15b) prenant appui sur ladite structure d'appui, et selon lequel ladite structure d'appui comporte des poteaux de support (20) adaptés pour reposer ou pénétrer dans ledit sol et au moins un anneau d'appui (12) reposant sur lesdits poteaux (20) et sur lequel prennent appui lesdits butons (15).
  2. Dispositif d'étayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure d'appui est amovible.
  3. Dispositif d'étayage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits butons de stabilisation (15) exercent une force de compression centripète sur ladite structure d'appui.
  4. Dispositif d'étayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits butons (15) prennent appui tout autour dudit anneau (12) pour répartir la force de compression et limiter la déformation de ladite structure d'appui.
  5. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit anneau présente une section transversale rectangulaire.
  6. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'anneaux d'appui (12) qui sont empilés les uns au-dessus des autres.
  7. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des poutres de répartition (16) de la contrainte appliquée contre ladite paroi (2), chaque poutre (16) étant intercalée entre l'un desdits butons (15) et ladite paroi (2).
  8. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des dalles (18) sur lesquelles prennent appui plusieurs desdits butons (15) pour s'adapter à la forme de ladite paroi (2).
  9. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite structure d'appui comporte en outre des fondations (22) adaptées pour pénétrer dans ledit sol.
  10. Dispositif d'étayage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites fondations (22) présentent une structure continue de forme annulaire de même diamètre que celui dudit ou de chaque anneau d'appui (12).
  11. Dispositif d'étayage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, extérieurement à ladite structure d'appui, des moyens supplémentaires de butonnage (24) de pied de paroi (2).
  12. Dispositif d'étayage selon les revendications 9 et 11 ou 10 et 11, caractérisé en ce que lesdits moyens supplémentaires de butonnage (24) prennent appui sur lesdites fondations (22).
  13. Dispositif d'étayage selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que lesdits moyens supplémentaires de butonnage (24) sont choisis parmi des butons, du béton, des injections de consolidation et du « jet grouting ».
  14. Utilisation dans une zone sismique du dispositif (10) d'étayage selon une des revendications précédentes.
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