EP1793046B1

EP1793046B1 - Organe de liaison entre un micropieu et un outil d'enfoncement, installation de test a l'arrachement comprenant un tel organe

Info

Publication number: EP1793046B1
Application number: EP05292620A
Authority: EP
Inventors: Jean-Marie Denis
Original assignee: Jean-Marie Renovation
Current assignee: Jean-Marie Renovation
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: DE602005021658D1; EP1793046A1; ATE470022T1; FR2892135B1; FR2892135A1

Description

La présente invention se rapporte au domaine technique des pieux de fondation.
Le terme « fondation » désigne l'ensemble des ouvrages enterrés qui composent le socle et l'assise stable d'une construction et répartissent les charges de cette construction sur le sol naturel ou reportent ces charges sur le sol naturel ou reportent ces charges sur le sol dur d'assise.
En fonction du rapport H/B où B est la largeur de la fondation et H la profondeur d'assise, on distingue les fondations spéciales, pour lesquelles H/B est inférieur à 6, par exemple pour les semelles et les radiers, et les fondations profondes, pour lesquelles H/B est supérieur à 6, par exemple pour les barrettes, les puits et les pieux.
Les pieux peuvent être classés suivant quatre critères :

nature du matériau constitutif (bois, alliage métallique, béton notamment) ;
mode d'introduction dans le sol (battage, forage, fonçage, vibro-fonçage par exemple),
mode de transmission de charges (pieu colonne ne transmettant les charges que par effet de pointe, pieu flottant ne transmettant les charges que par frottement latéral),
taille des pieux : selon le DTU, un micropieu présente un diamètre inférieur à 250 mm.

Les pieux battus sont le plus souvent en acier (profil H à âme renforcée ou palpieu) ou bien en béton préfabriqué et sont mis en place par battage avec refoulement du sol.
En variante, le pieu battu est de type :

battu enrobé : le pieu est un tube métallique muni d'un sabot débordant, un mortier injecté par l'intérieur du tube, pendant le battage, venant enrober le pieu en remplissant le vide créé par le débord du sabot ;
à tube battu: le pieu est réalisé à l'aide d'un tube métallique muni d'un bouchon en béton, battu dans le sol, puis rempli de béton ferme pilonné (pieu battu pilonné) ou de béton liquide (pieu battu moulé).

Les pieux foncés peuvent être en béton armé, préfabriqué, ou coffré à l'avancement, ou bien encore en acier (profil H à âme renforcée ou palpieu) et sont mis en place avec refoulement du sol.
Les pieux forés sont réalisés en béton armé coulé en place dans un forage. Lorsque la cohésion du terrain le permet, le forage est effectué sans protection (pieu foré simple) .
Dans les autres cas, un tube métallique protège le forage (pieu foré tubé) ou une boue de forage est injectée (pieu foré à la boue). Le forage est réalisé par tarière ou roto percussion.
En variante, le pieu foré est de type:

moulé foré : le pieu en béton armé est coulé en place dans un forage réalisé à l'aide d'un outil travaillant par rotation ;
foré vissé moulé : le pieu est réalisé à l'aide d'un outil à vis, enfoncé par rotation, muni d'un bouchon en fonte qui est perdu et d'un tube permettant le bétonnage au fur et à mesure que l'on retire l'outil.

Les pieux battus ou forés peuvent être de type injecté haute pression, un système d'injection composé de tubes à manchettes permettant l'injection d'un coulis de scellement dans le sol.
On connaît également, dans l'art antérieur :

des pieux moulés tubés : pieux en béton armé coulés en place dans un tube coffrant foncé dans le sol ;
des pieux à vis : pieux préfabriqués munis d'un sabot fileté et enfoncés par rotation.

L'invention concerne plus particulièrement les micropieux. Les micropieux sont employés pour la reprise en sous oeuvre, le renforcement des sols (stabilité des pentes ou talus et protection des ouvrages souterrains lors des travaux d'excavation), et les fondations neuves.
La technique des micropieux a été développée en 1952 par l'entreprise Fondelile sous la direction de l'ingénieur italien Lizzi. Ces premiers pieux étaient forés et scellés au terrain par un mortier. Ces produits ont été utilisés en Italie sous le nom de « pieux racines ». En anglais, les micropieux sont dénommés minipiles, micropiles, root piles, needle piles. Ils sont dénommés mikropfahl, verpresspfahle, wurzelphale en allemand.
Les tableaux ci-dessous correspondent au classement des micropieux les plus courant selon le projet de norme européenne CEN TC 288, de 2002. Selon ce projet de norme européenne, un micropieu est un pieu ayant un diamètre inférieur à 300 mm pour les pieux mis en place sans refoulement du sol (pieux forés ou moulés en place), et inférieur à 150 mm pour les pieux mis en place avec refoulement du sol (pieux foncés, lancés ou battus).

Le premier tableau concerne les micropieux forés. Le second tableau concerne les micropieux foncés.

Méthode de forage	Type d'armature	Méthode d'injection	Type de coulis	Options
Forage rotatif Forage en roto percussion Benne preneuse Trépan ou soupape	Cage d'armature	Injection gravitaire, bétonnage	Coulis, mortier ou béton	Tubage
	Cage d'armature	Injection en une seule passe avec un tubage temporaire	Coulis ou béton
	Elément porteur	Injection gravitaire	Coulis ou mortier
		Injection en une seule passe avec un tubage temporaire, un élément porteur, ou un tube à manchettes	Coulis ou mortier
		Injection en plusieurs passes avec un tube à manchettes	Coulis
	Tubage permanent (avec ou sans cage d'armature)	Injection gravitaire ou bétonnage	Coulis, mortier ou béton	Base élargie
Forage à la tarière creuse continue	Cage d'armature	Bétonnage par la tige creuse de la tarière	Coulis, mortier ou béton

Type/Méthode	Matériaux/Tubage	Section/Armature du micropieu	Option/Injection
Préfabriqué	Béton armé acier ou fonte	Pleine ou tube ouvert, profilés	Injection autour du fût
Préfabriqué	Béton armé acier ou fonte	Tube Fermé	Remplissage avec du coulis, du mortier ou du béton avec ou sans injection autour du fût
Moulé en place	Tubage temporaire	Cage d'armature	Injection gravitaire, bétonnage Injection en une seule passe avec un tubage
	Tubage temporaire	Elément porteur	Injection gravitaire, bétonnage Injection en une seule passe avec un tubage Injection en une seule passe avec un tubage à manchettes Injection en plusieurs passes avec un tubage à manchettes
	Tubage permanent	Cage d'armature	Bétonnage à sec, avec ou sans élargissement de la base

L'invention concerne plus particulièrement les micropieux de fondation. On désigne conventionnellement par les termes micropieux ou pieu-racine, des pieux de section modeste, typiquement de diamètre inférieur à 250 mm, mis en place avec des outillages de dimensions réduites, légers et maniables, en particulier pour la reprise en sous oeuvre.
Du fait de leur faible diamètre, les micropieux ne travaillent pas en pointe, leur portance dépendant essentiellement du frottement latéral.
Les micropieux conventionnels sont de quatre types différents (DTU 13-2, 1978, modifiée par additif de 1991 et reprise dans le Fascicule 62-Titre V du LCPC, datant de 1993) :

type I : pieu foré tubé de diamètre inférieur à 250mm. Le forage est équipé ou non d'armatures et rempli d'un mortier de ciment au moyen d'un tube plongeur. Le tubage est récupéré en l'obturant en tête et en le mettant sous pression au dessus du mortier. Les pieux racines de la société Fondelile étaient de cette catégorie ;
type II : pieu foré, de diamètre inférieur à 250 mm, avec injection gravitaire sans pression. Le forage est équipé d'une armature et rempli d'un coulis ou de mortier de scellement, par gravité ou sous une très faible pression, au moyen d'un tube plongeur. Lorsque la nature du sol le permet, le forage peut être remplacé par le lançage, le battage ou le fonçage ;
type III: pieu foré, de diamètre inférieur à 250 mm, avec injection globale unitaire sous pression IGU. Le forage est équipé d'armatures et d'un système d'injection 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. Cette injection est réalisée en tête, de manière globale et unitaire, à une pression supérieure ou égale à 1 MPa. Lorsque la nature du sol le permet, le forage peut être remplacé par le lançage, le battage ou le fonçage ;
type IV : pieu foré, de diamètre inférieur à 250 mm, avec injection répétitive et sélective sous pression IRS. Le forage est équipé d'armatures et d'un système d'injection 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. Cette injection est réalisée à l'obturateur simple ou double d'un coulis ou mortier de scellement à une pression d'injection supérieure ou égale à 1 MPa.

Les micropieux sont utilisés pour :

stabiliser les fondations existantes qui tassent, par exemple sur des pavillons individuels après sécheresse des sols, inondations ou malfaçons ;
renforcer ces fondations existantes qui doivent reprendre des charges supplémentaires ;
supporter des charges de structure sur des sites où les accès sont exigus (réhabilitation) ;
réaliser des fondations dans des terrains durs, traverser d'anciennes maçonneries sans trépanage ni vibrations excessives entraînant des endommagements pour les ouvrages existants.

Les micropieux sont conventionnellement liaisonnés à l'ouvrage soit par scellement au mortier antiretrait, dans les fondations existantes, soit par une platine de répartition encastrée dans un chevêtre en béton armé.
Les micropieux forés sont assez couramment utilisés pour les reprises en sous-oeuvre dans un espace réduit, dans le cas d'habitats individuels notamment. Les micropieux sont également employés en groupe (ensemble de micropieux verticaux) ou en réseaux (ensemble de micropieux verticaux et inclinés) pour le renforcement des sols.
Le document EP 0 954 645 , au nom de Target Fixings, décrit un pieu comportant une pluralité d'ailettes externes hélicoïdales, pratiquement le long de la totalité de la longueur du pieu, ce pieu ayant un diamètre extérieur d'au moins 25 mm, au moins une des ailettes ayant une section transversale cunéiforme. Après réalisation d'un pré-trou, le pieu est mis en place par battage au marteau hydraulique ou pneumatique, les ailettes du pieu provoquant sa rotation dans le sol, lors du battage. Aucune injection de liant n'est effectuée ou possible lors de la mise en place du pieu décrit dans le document EP 0 954 645 , ce pieu étant massif, par exemple moulé, ou bien encore creux mais fermé et rempli d'un matériau tel que résine, ou matériau polymère, avant mise en place dans le sol.
La demanderesse a développé des micropieux à âme centrale, injectable ou non, ayant constaté que les pieux décrits dans le document EP 0 954 645 ne permettaient pas d'atteindre des résistances à l'arrachement nécessaires dans certaines applications.
Les micropieux de la demanderesse sont mis en place par enfoncement d'éléments d'environ un mètre de longueur, ces éléments étant en fonte d'aluminium. L'assemblage des éléments est effectué à l'aide d'un goujon en acier inoxydable. La géométrie des micropieux de la demanderesse est telle qu'ils se vissent d'eux-mêmes dans le sol, sous l'effet d'un marteau, sans vibration, et ce en comprimant le sol environnant.
La réalisation de micropieu à âme axiale massive confère au pieu une résistance élevée au flambement, contrairement par exemple au pieu décrit dans le document US 2 232 990 de 1943 .
L'invention vise à fournir des outils de pose et de contrôle de la résistance à l'arrachement de micropieux.
A ces fins, l'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un organe de liaison entre un micropieu hélicoïdal et un outil d'enfoncement ou une installation de test à l'arrachement, cet organe comprenant une partie supérieure massive et une partie inférieure, ladite partie inférieure est pourvue d'une réservation en contre-empreinte de la forme de la partie supérieure du micropieu.
Dans une réalisation, la partie inférieure de l'organe de liaison est pourvue d'une réservation axiale de logement d'un goujon d'assemblage du micropieu.
Dans une réalisation particulière, la réservation axiale et la réservation en contre empreinte sont formées par électroérosion. Dans une réalisation, l'organe de liaison est élaboré en acier, notamment acier au nickel chrome molybdène, en particulier 35NCD16.
Avantageusement, l'organe de liaison est élaboré en fonte d'aluminium.
L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect à une installation de test à l'arrachement d'un micropieu hélicoïdal, comprenant au moins un organe de liaison tel que présenté ci-dessus, cette installation comprenant deux flasques sensiblement parallèles, solidarisés par des entretoises, un dispositif de traction du micropieu étant solidaire du flasque supérieur et étant monté sur la tête du micropieu par ledit organe de liaison, cette installation comprenant en outre une griffe de maintien de la tête du micropieu, cette griffe épousant la forme hélicoïdale du micropieu et étant pourvue d'au moins une saillie venant en butée contre un appui solidaire des deux flasques, de sorte à stopper la rotation du micropieu lors de la mesure de la résistance à l'arrachement de ce micropieu.
Dans une réalisation, la griffe comprend deux demi griffes montées articulées entre elles.
Dans une réalisation particulière, la griffe est élaborée en bronze.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation, description qui va être effectuée en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1 est une vue latérale d'un organe de liaison entre la partie supérieure d'un micropieu et une tête de machine de frappe ;
la figure 2 est une vue latérale d'un micropieu pourvu d'une partie inférieure lisse et d'une partie supérieure hélicoïdale, telle que représentée en figure 1 ;
la figure 3 est une vue en perspective d'une installation de test à l'arrachement d'un micropieu, ce micropieu étant pourvu d'une partie supérieure du type représenté en figures 1 et 2 ;
la figure 4 est une vue en perspective d'une griffe de serrage d'un micropieu dans l'installation représentée en figure 3 ;
la figure 5 est une vue latérale de la griffe représentée en figure 4 ;
la figure 6 est une vue partielle de dessus d'une griffe représentée en figures 4 et 5.

Ainsi qu'il apparaît en figure 1, l'organe de liaison 1 est un corps massif comprenant une partie supérieure 2 de montage à un outil de frappe (non représenté) et une partie inférieure 3 pourvue d'une réservation 4. Cette réservation est en contre-empreinte (ou moule en creux) de la partie supérieure du micropieu.
L'outil de frappe est par exemple un marteau pneumatique, ou un outil de roto percussion. Pour l'enfoncement des micropieux, l'outil de frappe est avantageusement manuel.
Cet organe 1 se présente sous la forme générale d'un corps de révolution, dont l'axe de révolution correspond sensiblement à l'axe d'élancement et d'enfoncement du pieu.
La partie supérieure de l'organe 1 est pourvue d'un trou traversant la, ce trou la permettant le passage d'une tige radiale. Cette tige radiale (non représentée) permet à l'opérateur de faciliter la rotation du micropieu dans le sol, lors de son enfoncement.
La partie supérieure de l'organe 1 est également pourvue d'une réservation axiale 1c, cette réservation recevant les goujons filetés de liaison des tronçons de pieu entre eux. La réservation axiale est, bien entendu, ouverte au fond de la réservation 4.
Dans un mode de réalisation, l'organe de liaison 1 est en alliage métallique tel qu'acier, la réservation 4 étant obtenue par électroérosion.
Dans un mode de réalisation particulier, l'organe 1, dénommé cloche dans la terminologie de la demanderesse, est réalisé en acier 35NCD16.
Avantageusement, l'organe 1 est réalisé en fonte d'aluminium.
A titre indicatif, les dimensions de cet organe sont les suivantes: hauteur 300 mm, diamètre 140 mm. Pour ces dimensions, la hauteur de la réservation 4 est, à titre indicatif, de 80 mm, le diamètre du trou traversant étant de 20 mm.
La face extrême supérieure 6 de l'organe 1 est bombée. Pour les dimensions mentionnées ci-dessus, le rayon de courbure de cette face supérieure est de 72 mm environ.
L'on se reporte maintenant sur la figure 2.
Le pieu 10 représenté sur cette figure 2 comprend une partie extrême haute 11 avec une forme hélicoïdale apte et conformée pour venir se loger, au jeu fonctionnel près, dans la réservation 4 de l'organe 1.
Le pieu 10 comporte une partie inférieure 12. Dans le mode de réalisation représenté, cette partie inférieure 12 est lisse et cylindrique. A titre indicatif, la partie haute du pieu s'étend sur une hauteur de 300 mm, la partie basse s'étendant sur une hauteur de 1000 mm, le diamètre de la partie basse étant de 40 mm, pour les pieux de 52 et de 65 mm pour les pieux de 84, c'est-à-dire des pieux dont le diamètre est inscrit dans un cercle de 100 mm.
Dans le mode de réalisation représenté, le pieu est pourvu d'un taraudage axial 14 à ses deux extrémités. Dans un mode de réalisation, le pieu est fabriqué en fonte d'aluminium type AS7GY20.
Il est à noter que la forme hélicoïdale de la partie extrême haute 11 du pieu n'est pas représentée en figure 2, à fin de simplification.
L'on se reporte maintenant à la figure 3.
Un micropieu 20 a été enfoncé dans le sol, seule la partie supérieure de ce micropieu étant visible en figure 3. Cette partie supérieure est hélicoïdale, ainsi qu'il a été décrit en référence aux figures 1 et 2. Une griffe 21 est montée sur la partie supérieure du micropieu. La structure de cette griffe est représentée en figure 4 et 5. Cette griffe est placée entre deux flasques 22, 23 d'une installation de test à l'arrachement du micropieu.
Dans la réalisation représentée, ces deux flasques sont sensiblement plans et parallèles entre eux. Le flasque inférieur 23 repose sur le sol 24. Des barres rigides 25, 26, 27, sensiblement parallèles, s'étendent sensiblement perpendiculairement aux deux flasques 22, 23 et entre ces deux flasques, et les relient.
Les flasques, ou platines 22, 23 sont réalisées en acier, par exemple NCD 16, les barres 25, 26, 27 formant entretoises étant soudées aux flasques 22, 23.
Le flasque inférieur 23 est pourvu d'un trou de passage de la tête de micropieu.
Un vérin 30, hydraulique ou pneumatique (ou tout autre organe analogue) exerce un effort d'arrachement sur la tête du micropieu. Ce vérin comporte un sabot 31 monté plaqué sur le flasque supérieur 22. Ce sabot 31 est monté transversalement à la tige 32 du vérin 30. Le corps 33 du vérin 30 comporte une saillie 34, s'étendant radialement par rapport à la tige 32. Cette saillie 34 vient se loger en appui en partie haute d'un arbre 35. L'arbre 35 est solidaire de la tête du micropieu, et ce de manière démontable. Par exemple, l'arbre est pourvu d'une réservation analogue à celle référencée 4 en figure 1.
Lorsqu'un effort de traction est appliqué par le vérin 30, le corps 33 du vérin s'éloigne du sabot 31, et la tige 32 sort pour exercer une contrainte sur l'arbre 35 et, par là même, sur le micropieu.
Cette contrainte tend à faire pivoter le micropieu. Pour éviter cette rotation, la griffe 21 est montée entre les flasques 22, 23. Cette griffe 21 est pourvue de saillies 40 venant en appui contre au moins une barre rigide 40a, ces barres rigides 41 étant sensiblement parallèles aux entretoises 25, 26, 27 et disposées à proximité de la tête de micropieu.
L'on se reporte maintenant aux figures 4 à 6.
La griffe 21 représentée sur ces figures comporte deux demi griffes, 41, 42 montées en articulation l'une par rapport à l'autre. Ces demi griffes sont pourvues chacune :

d'une première saillie radiale 43 formant butée contre les barres 41, ainsi qu'il a été dit en référence à la figure 3 ;
d'une deuxième saillie radiale 44, pourvue d'un taraudage de passage d'un boulon 45 de serrage rapide ;
d'une troisième saillie radiale 46 correspondant à l'axe d'articulation de la griffe.

Une fois fermée, la griffe 21 délimite une ouverture dont la forme correspond au contour externe de la tête hélicoïdale de micropieu.
Chaque demi griffe est pourvue d'au moins un trou de passage d'une vis de blocage 47, 48 venant en appui contre la tête de micropieu.
Dans une réalisation, la griffe est en bronze, type CUSN12Y20.
L'invention trouve une application dans l'enfoncement et le contrôle de la résistance à l'arrachement de micropieux comprenant une âme axiale et au moins une saillie sensiblement hélicoïdale, cette âme étant pourvue ou non d'un puits d'injection.
L'invention trouve notamment une application dans l'enfoncement et le contrôle de la résistance à l'arrachement d'un micropieu à âme centrale axiale et comprenant trois saillies hélicoïdales, les saillies étant en particulier sensiblement identiques et équidistantes, et par exemple de section transversale cunéiforme.

Claims

Organe de liaison entre un micropieu hélicoïdal et un outil d'enfoncement ou une installation de test à l'arrachement, cet organe (1) comprenant une partie supérieure (2) massive et une partie inférieure (3), caractérisé en ce que ladite partie inférieure (3) est pourvue d'une réservation (4) en contre-empreinte de la forme de la partie supérieure (2) du micropieu, l'organe de liaison se présentant sous la forme générale d'un corps de révolution, dont l'axe de révolution correspond sensiblement à l'axe d'élancement et d'enfoncement du pieu.
Organe selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa partie inférieure (3) est pourvue d'une réservation axiale (1c) de logement d'un goujon d'assemblage du micropieu.
Organe selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la réservation axiale (1c) et la réservation en contre empreinte (4) sont formés par électroérosion.
Organe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est élaboré en acier, notamment acier au nickel chrome molybdène, en particulier 35NCD16, ou en fonte d'aluminium.
Installation de test à l'arrachement d'un micropieu hélicoïdal, comprenant au moins un organe de liaison (1) tel que présenté dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en que qu'elle comprend deux flasques (22, 23) sensiblement parallèles, solidarisés par des entretoises (25, 56, 27), un dispositif de traction (30) du micropieu étant solidaire du flasque supérieur (22) et étant monté sur la tête de micropieu par ledit organe de liaison (1), cette installation comprenant en outre une griffe de maintien (21) de la tête de micropieu, cette griffe (21) épousant la forme hélicoïdale du micropieu et étant pourvue d'au moins une saillie venant en butée contre un appui solidaire des deux flasques (22, 23), de sorte à stopper la rotation du micropieu lors de la mesure de la résistance à l'arrachement de ce micropieu.
Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la griffe (21) comprend deux demi griffes (41, 42) montées articulées entre elles.
Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la griffe (21) est élaborée en bronze.