FR2758577A1

FR2758577A1 - Procede, dispositif et materiaux pour consolider un terrain meuble et/ou compressible destine en particulier a recevoir sur lui un edifice

Info

Publication number: FR2758577A1
Application number: FR9700643A
Authority: FR
Inventors: Jean Marie Cognon
Original assignee: Menard Soltraitement
Current assignee: Menard Soltraitement
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-07-24
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: FR2758577B1

Abstract

Procédé pour consolider un terrain (100) meuble et/ou compressible destiné en particulier à recevoir sur lui un édifice, par refoulement d'un matériau de consolidation (C) apporté dans un trou (40) de forage ménagé dans ledit terrain (100), ce refoulement étant réalisé vers le terrain environnant le trou de forage (40) par poussée au moins une fois sur ledit matériau de consolidation (c) apporté dans le trou de forage (40).par.

Description

Le domaine de la présente invention concerne un procédé, un dispositif et un matériau pour consolider un terrain meuble et/ou compressible destiné en particulier à recevoir sur lui un édifice.

Dans la description qui va suivre, on appellera "terrain meuble et/ou compressible" tout terrain relativement poreux susceptible d'être imprégné par un matériau suffisamment fluide et/ou comprimé par un matériau suffisamment compact. On exclura donc du champ d'application de l'invention les roches ou les terrains durs ne nécessitant pas de consolidation.

De même, les expressions "remonter" et "descendre" supposeront une action sensiblement verticale, mais ces termes doivent être interprétés comme étant un rapprochement et un éloignement de l'orifice d'un trou borgne.

Dans ce domaine, on connaît déjà un procédé appelé "compactage par injection solide" comprenant les étapes suivantes:
- on creuse un trou sur une profondeur déterminée dans un terrain relativement meuble à l'aide d'une foreuse munie d'une vrille à son extrémité,
- on remonte la foreuse et on insère un tube creux d'injection de diamètre externe sensiblement équivalent ou inférieur à celui de la vrille,
- on injecte sous pression un matériau de consolidation, typiquement du béton (armé par de l'acier ou non) ou un matériau granulaire (sable, graviers ou ballast) au fur et à mesure que l'on remonte le tube d'injection.

Ainsi, ce procédé permet d'insérer des inclusions cylindriques dans un terrain destiné en particulier à supporter les fondations d'un édifice pour améliorer sa portance (consolidation) et diminuer ses tassements ultérieurs.

Eventuellement, on peut recommencer l'opération en différents endroits du terrain afin de réaliser plusieurs inclusions cylindriques.

Le principal inconvénient de ce procédé provient du fait que le terrain est très peu mis sous contrainte autour de l'inclusion, le matériau de consolidation ne faisant que remplir le trou laissé par la vrille lorsque celleci est retirée. La pression d'injection de la pompe n'est en effet pas suffisante pour écarter suffisamment le sol autour de l'inclusion en le compactant.

Un autre inconvénient provient du fait de l'utilisation d'un matériau soit trop rigide (béton, acier) par rapport au sol (dont le module d'élasticité, appelé aussi module d'Young est près de 1000 fois supérieur à celui du terrain environnant), soit trop faible (sable, graviers) et ne procurant aucun gain dans la portance du terrain.

La présente invention se propose donc de résoudre une partie au moins des inconvénients cités tout en proposant un procédé très fiable et facile à mettre en oeuvre.

Pour cela l'invention propose un procédé pour consolider un terrain meuble et/ou compressible destiné en particulier à recevoir sur lui un édifice, par refoulement d'un matériau de consolidation apporté dans un trou ménagé dans le terrain, ce refoulement étant réalisé vers le terrain environnant le trou par poussée au moins une fois sur ledit matériau de consolidation (déjà) apporté dans le trou.

De préférence, ledit procédé comprendra les étapes suivantes:
a) on réalise le trou par forage dans le terrain, à l'aide d'un dispositif de forage comprenant une tige liée à une extrémité à une tête de forage présentant une portion de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue, prolongée vers une extrémité libre de ladite tête par une portion en vrille, en enfonçant ledit dispositif de forage dans le terrain à partir de sa portion en vrille sur une profondeur déterminée,
b) on apporte du matériau consolidation dans le trou de forage, au plus tard après que l'on ait remonté la tête de forage dans le trou de forage, de manière que le matériau de consolidation occupe une partie au moins du volume libéré par la remontée de la tête de forage,
c) on exerce la poussée sur le matériau de consolidation apporté dans le trou de forage en descendant la tête de forage dans ce matériau de consolidation jusqu'à le refouler en direction du terrain environnant ledit trou.

Selon un aspect complémentaire, et en particulier pour obtenir une meilleure consolidation et/ou pour des trous profonds, on pourra reproduire les étapes b) et c) autant de fois que nécessaire.

Afin d'éviter que le matériau de consolidation ne remonte dans la buse, on pourra munir ladite buse d'un clapet anti-retour.

Selon une autre considération, on pourra sélectionner le matériau de consolidation pour qu'il soit apte à pénétrer dans le terrain sous l'effet de la poussée ou des poussées successives exercée(s) sur ledit matériau de consolidation dans le trou de forage, et on pourra exercer cette poussée, ou ces poussées successives, jusqu'à refouler une partie au moins du matériau de consolidation sélectionné à l'intérieur du terrain environnant le trou de forage, par imprégnation, réalisant ainsi un terrain composite dans cet environnement. De cette façon, le terrain sera consolidé par imprégnation d'une partie au moins du matériau de consolidation dans le terrain entourant le trou de forage.

Selon un aspect complémentaire, on pourra aussi sélectionner le matériau de consolidation pour qu'il soit apte à exercer une poussée contre le terrain environnant le trou de forage sous l'effet de la poussée ou des poussées successives exercée(s) sur ledit matériau de consolidation dans le trou de forage, et on exerce cette poussée, ou ces poussées successives, sur le matériau de consolidation sélectionné jusqu'à ce qu'il repousse le terrain environnant le trou de forage en élargissant celui-ci. De cette façon, la consolidation se fera par repoussement et compression du terrain environnant le trou de forage par le matériau de consolidation, avec ou sans infiltration de celui-ci dans le terrain.

Selon un autre aspect, on pourra apporter le matériau de consolidation dans le trou de forage jusqu'à ce que ledit trou de forage soit sensiblement rempli par ledit matériau de consolidation. Ainsi, l'étape de compression du matériau de consolidation sera ultérieure à celle d'injection de ce matériau dans le trou de forage.

Selon une autre considération, dans l'étape b), on pourra apporter le matériau de consolidation dans le trou de forage sensiblement en même temps que l'on remonte la tête de forage dans le trou de forage.

Selon un autre aspect, lié en particulier à la profondeur du trou, on pourra remonter progressivement la tête de forage vers l'orifice d'entrée du trou de forage, par étapes, et à certaines au moins de ces étapes, on apporte du matériau de consolidation dans le trou et on l'y poussera pour le refouler en utilisant ladite tête de forage.

Afin de réaliser un procédé dans lequel le matériau de consolidation possède un coefficient de frottement avec le terrain amélioré, ledit matériau restant toujours pompable, on sélectionnera le matériau de consolidation (C) pour qu'il comprenne:
- au moins 10% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 10 millimètres environ,
- au moins 25% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 2 millimètres environ,
- au moins 20% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen inférieur à 100 micromètres environ,
- de l'eau suivant un pourcentage compris entre environ 5 et 12% en poids, de façon que le test d'affaissement au cône d'Abrams dudit matériau de consolidation (C) soit au maximum environ égal à 5 centimètres,
- environ 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3,
- environ 350 Kg/m3 de matière fluide durcissable propre à agglomérer ledit matériau de consolidation en durcissant, tel que du ciment.

De façon générale, les valeurs numériques utilisées dans la présente description sont données au maximum à 20% près.

Des informations concernant le test au cône d'Abrams, défini en particulier dans la norme NF P 18.451 ou ASTM 143.66, sont aussi disponibles dans la publication faite par la "Société d'Applications
Mécaniques et Optiques, Montrouge, France".

Selon un aspect complémentaire et afin d'obtenir un matériau plus fluide, on pourra remplacer les 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30
Kg/m3, et les 350 Kg/m3 matière fluide propre à agglomérer le matériau de consolidation, tel que du ciment, par 350 à 400 Kg/m3 de cendres industrielles.

A noter que les valeurs exprimées en "Kg/m3" indiquent le poids (Kg) en constituant élémentaire considéré (liant hydraulique, cendres, ciment) par rapport au volume (m3) de matériau de consolidation pris dans son ensemble.

Selon une considération complémentaire, on peut adjoindre au matériau de consolidation un composant hydrophile, tel par exemple que du polyacrylate, suivant une proportion de 3% environ en poids de la quantité d'eau présente dans ledit matériau de consolidation. Ainsi, I'eau présente dans le matériau de consolidation ne va pas s'infiltrer directement dans le terrain, mais va rester avec le matériau pour participer à la réaction chimique de solidification.

L'invention concerne aussi un dispositif de forage pour consolider un terrain, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comprend:
- une tête de forage présentant une portion de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue, prolongée vers une première extrémité libre de la tête par une portion de vrille,
- un tube creux ayant une première extrémité adaptée pour être relié à des moyens d'alimentation d'un matériau de consolidation, et une seconde extrémité libre opposée à la première, adaptée pour injecter ledit matériau de consolidation jusqu'au-delà de la tête de forage, le tube étant pourvu d'un clapet anti-retour.

Selon une considération complémentaire, la tête de forage pourra comprendre, en outre, à l'opposé de ladite portion de vrille, une seconde portion de vrille dont le pas est inversé par rapport à celui de la première portion de vrille. Cette seconde vrille servira notamment lors de l'étape de remonté de la tête de forage pour percer la partie de terrain qui se serait éventuellement effondrée au-dessus de ladite tête. De plus, le pas de vis est inversé pour que la tête de forage tourne toujours dans le même sens aussi bien en montée qu'en descente.

Selon un autre aspect, le tube creux peut être lié à la tête de forage et la traverser. Ainsi, la tête de forage sert aussi à l'injection du matériau de consolidation.

Enfin, I'invention concerne aussi un matériau de consolidation utilisable avec le dispositif de l'invention, ledit matériau comprenant:
- au moins 10% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 10 millimètres environ,
- au moins 25% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 2 millimètres environ,
- au moins 20% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen inférieur à 100 micromètres environ,
- de l'eau suivant un pourcentage compris entre environ 5 et 12% en poids, de façon que le test d'affaissement au cône d'Abrams dudit matériau de consolidation (C) soit au maximum environ égal à 5 centimètres,
- environ 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3,
- environ 350 Kg/m3 de matière fluide durcissable propre à agglomérer ledit matériau de consolidation en durcissant, tel que du ciment.

Selon un aspect complémentaire et afin d'obtenir un matériau plus fluide, on pourra remplacer les 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3, et les 350 Kg/m3 de matière fluide propre à agglomérer le matériau de consolidation, tel que du ciment, par 350 à 400 Kg/m3 de cendres industrielles.

Selon une autre considération complémentaire, le matériau de consolidation pourra comprendre, en outre, un composant hydrophile, tel par exemple que du polyacrylate, dans une proportion de 3% environ en poids de la quantité d'eau présente dans le matériau de consolidation, ceci afin de retenir l'eau présente dans ledit matériau pour éviter qu'elle ne s'infiltre directement dans le terrain sans participer à la réaction chimique de solidification.

L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe du dispositif de forage la présente invention.

Les figures 2, 3, 4, 5 et 6 sont des vues schématiques des différentes étapes du procédé de la présente invention.

La figure 7 est une courbe granulométrique du matériau utilisé avec le dispositif de la présente invention.

La figure 1 montre un dispositif de forage 1 de la présente invention. Celui-ci est tout d'abord constitué par une tige 2 laquelle est ici considéré comme étant un tube circulaire et creux. Ce tube 2 comprend une extrémité libre 6 et une extrémité 8 opposée reliée à un moyen d'alimentation 20 d'un matériau de consolidation (C) représenté de façon schématique. Le dispositif 1 est aussi relié à une machine de forage de type connu (non représentée) permettant de faire monter ou descendre ledit tube 2 dans un terrain 100 à consolider. Le tube 2 est muni, à son extrémité libre 6, d'un clapet 10 anti-retour obturant une buse d'injection 12, et est entouré par une tête de forage 30 bi-conique. Cette tête de forage 30 présente une extrémité 32 comprenant une portion en forme de vrille 34 du type vis d'Archimède.

On peut se référer au brevet WO 95/12050 pour avoir une description plus complète de cette vrille 34. C'est donc cette portion 34 de la tête de forage 30 qui est destinée à creuser le terrain meuble en l'écartant de part et d'autre pour aménager dans celui-ci un trou borgne 40 ayant une ouverture 42 (voir figure 2). La tête de forage 30 comprend ensuite, en direction de l'extrémité 8 du tube 2, une portion (36) de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue, s'étendant sur une hauteur H importante par rapport au reste de la tête de forage 30. Enfin la tête de forage 30 est munie, à une extrémité 38 opposée à l'extrémité 32, d'une autre portion de vrille 39 dont le sens de rotation est opposé à celui de la vrille 34, L'intérêt de cette seconde vrille 39, décrite aussi dans le brevet WO 95/12050, est de faciliter la remontée du tube 2 lorsque celui est enfoncé dans le terrain 100 et que la vrille 30 est partiellement recouverte de la matière (M) constituant le terrain 100. Afin de simplifier la description, le terme vrille sera utilisé mais il pourrait être remplacé par le terme foret, ou plus spécifiquement par le terme tarière. Une caractéristique particulière du dispositif provient en particulier de la portion (36) de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue dont la hauteur H est plus importante que dans l'art antérieur (en particulier le brevet WO 95/12050), de préférence au moins un mètre, cette portion 36 étant utilisée en particulier pour compacter le matériau de consolidation (C) injecté au travers du tube creux 2.

La figure 2 montre une première étape du procédé selon l'invention. On voit ainsi que le tube creux 2 et sa tête de forage 30 associée sont enfoncés dans un terrain 100 à consolider, sur une profondeur P. Pour le cas illustré, on choisira une profondeur P égale à 3 mètres et un terrain relativement meuble, c'est-à-dire constitué en majorité de terre friable.

Néanmoins, le procédé peut aussi fonctionner dans des terrains plus fermes (glaise), voire des terrains sablonneux. Pour enfoncer le dispositif 1 dans le sol, on fait tourner le tube 2 et la tête de forage 30 de sorte que sa vrille 34 perce le terrain 100 comme une vis percerait une planche de bois. Une faible quantité de la matière (M) constituant le terrain est refoulée vers le haut, mais l'effet principal de l'introduction de la tête de forage 30 dans le terrain 100 est d'écarter celui-ci de part et d'autre de la tête de forage 30 pour commencer à le compacter et former un trou 40 borgne épousant sensiblement la forme de la tête de forage 30 et ayant une ouverture 42. C'est ce que l'on pourrait appeler le premier refoulement du terrain environnant le trou 40. L'extrémité libre 6 du tube creux 2 étant muni d'un clapet 10 antiretour, la matière (M) ne peut pas remonter à l'intérieur dudit tube 2.

Sur la figure 3, on voit que la tête de forage 30 est remontée grâce à la vrille 39 qui permet de creuser le terrain 100 dans le cas où de la matière (M) se serait effondrée au-dessus de la tête de forage 30. Le pas de cette vrille 39 étant opposé au pas de la vrille 34, la tête de forage 30 tourne toujours dans le même sens, que se soit en descente (figure 2, 4 et 6) ou en montée (figure 3 et 5). Dans le cas présent, on remontera celle-ci d'une hauteur H, sensiblement égale à la hauteur de la surface périphérique 36, soit environ un mètre. Pendant la remontée du dispositif 2, on injecte au travers du tube creux 2 et à l'aide du moyen d'alimentation 20, une quantité déterminée du matériau de consolidation (C) afin de remplir la première partie du trou 40 se trouvant alors sous la tête de forage 30. Pour injecter le matériau de consolidation (C), le clapet 10 est ouvert au passage de celuii.

Une variante non illustrée de l'étape représentée sur la figure 3 consiste à remonter la tête de forage 30 de la hauteur H désirée, puis d'injecter le matériau de consolidation dans le trou de forage 40.

Sur la figure 4, on voit que la tête de forage 30 est redescendue de ladite hauteur H au fond du trou 40. Ainsi, la portion 36 ayant un diamètre sensiblement supérieur à celui de la vrille 34, le matériau de consolidation (C) ne peut pas remonter le long de la tête de forage 30 car il est sélectionné pour ne pas être trop fluide, tout en restant pompable par les moyens d'alimentation 20. De même, le clapet 10 anti-retour se referme dès lors que la tête de forage 30 commence à pénétrer dans le matériau de consolidation (C) présent dans le trou de forage 40, empêchant ledit matériau (C) de remonter par la buse 42. Le matériau de consolidation (C) est donc comprimé, par expansion dans le trou de forage 40, par la surface périphérique lisse 36 de la tête de forage 30 (voir flèches f), et la matière (M) du terrain environnant le trou de forage 40 est comprimée à son tour par expansion du matériau de consolidation (C). Selon la fluidité du matériau de consolidation (C), dépendante de la proportion de ces composants et en particulier d'une matière propre à agglomérer ledit matériau de consolidation (C), tel que du ciment, et de la consistance du terrain 100, une partie au moins de ce matériau de consolidation (C) peut pénétrer, par imprégnation ou infiltration, dans le terrain environnant le trou de forage 40.

La figure 5 montre l'étape suivante dans laquelle on remonte une seconde fois la tête de forage 30 sur une hauteur supérieure ou égale à la hauteur à laquelle on l'a remontée dans l'étape illustrée par la figure 3. Au plus tard après que l'on ait remonté la tête de forage 30, on injecte de nouveau dans le trou 40 une seconde quantité déterminée du matériau de consolidation (C). Ce matériau de consolidation (C) s'ajoute à celui déjà injecté dans l'étape illustrée par la figure 2, et comprime d'autant plus le terrain environnant le trou 40, créant une inclusion solide de module d'élasticité supérieur à celui de la matière (M) du terrain 100. Si la tête de forage 30 est remontée plus haut que dans l'étape de la figure 3, et si la quantité de matériau de consolidation (C) injectée est supérieure à celle de l'étape de la figure 3, alors le surplus de matériau de consolidation (C) sert à remplir une partie 42 du trou 40, comme cela est illustré en figure 5.

La figure 6 montre une dernière étape du procédé qui reprend celui illustré sur la figure 4, c'est-à-dire que l'on redescend la tête de forage dans le trou 40, et en particulier dans la partie 42, afin d'écarter de nouveau par expansion le matériau de consolidation (C) injecté dans l'étape illustrée sur la figure 5. Le trou 42 est élargi de la même manière que le trou 40 de l'étape illustrée sur la figure 4, créant une continuité dans l'inclusion de matériau de consolidation 40.

On continue ensuite les étapes illustrées sur les figures 5 et 6 jusqu'à ce que l'on obtienne une inclusion affleurant la surface du terrain 100. On peut aussi injecter un composé hydrophile, par exemple du polyacrylate, en même temps que le matériau de consolidation (C), afin de retenir l'eau présente dans ledit matériau de consolidation (C) pour qu'elle participe à la réaction chimique de solidification, et pour éviter qu'elle ne s'insère dans le terrain environnant le trou 40.

n est aussi possible, dans l'étape illustrée sur la figure 6, de redescendre jusqu'au fond du trou 40, puis de remonter en injectant une quantité de matériau de consolidation (C). Ainsi, il est possible d'injecter trois fois au même endroit le matériau de consolidation (C) de façon à créer une inclusion encore plus compacte et de section plus importante. La possibilité de réaliser une "triple épaisseur" est fonction de la puissance de la machine de forage et des moyens d'alimentation 20.

Une fois tout le matériau de consolidation (C) injecté, celui va mettre environ quatre heures pour commencer à prendre, et de un à trois mois pour être totalement solide.

Sur la figure 7, un graphique (ou abaque) représentant la courbe granulométrique du matériau de consolidation utilisé est représentée. Cet abaque, de type bien connu de l'homme de l'art, a pour abscisses (en échelle logarithmique) le diamètre moyen des différents éléments solides constituant ledit matériau, et pour ordonnées (en échelle décimale) le pourcentage correspondant à chaque diamètre moyen. Comme pour la plupart des matériaux de construction de type béton ou mortier, la courbe est en fait un réseau (R) constitué d'une courbe supérieure (R1) et d'une courbe inférieure (R2) à l'intérieur desquelles le matériau sélectionné doit se trouver. Ainsi, le matériau de consolidation (C) ne devra pas être trop fluide pour éviter de remonter le long de la portion 36 de la tête de forage 30 lorsque l'on enfoncera celle-ci dans le matériau (C), et pour qu'il puisse compacter le terrain environnant le trou de forage 40 par expansion. De même, le matériau de consolidation ne devra pas être trop rigide pour rester pompable et injectable. Ainsi, le matériau de consolidation peut fournir un module d'élasticité d'environ variant entre 50 et 350 Mpa, et de préférence de 200 Mpa, ce qui est une valeur suffisante, ni trop élevée ni trop faible par rapport au module d'élasticité du terrain 100. De préférence, le matériau de consolidation (C) comprendra:
- au moins 10% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 10 millimètres environ (point D de la courbe Roi),
- au moins 25% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 2 millimètres environ (point E de la courbe R1),
- au moins 20% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen inférieur à 100 micromètres environ (point F de la courbe
R2).

- de l'eau, suivant un pourcentage compris entre environ 5 et 12% en poids, de façon que le test d'affaissement au cône d'Abrams dudit matériau de consolidation (C) soit au maximum environ égal à 5 centimètres
Selon une première composition préférentielle, le matériau de consolidation (C) comprendra aussi:
- environ 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3,
- environ 350 Kg/m3 d'une matière fluide propre à agglomérer le matériau de consolidation (C) déterminé, tel que du ciment.

Le matériau de consolidation (C) ainsi sélectionné permettra, suite à la (aux) poussée(s) qu'il aura subi(s), de repousser le terrain environnant le trou de forage 40 en l'élargissant.

Selon une seconde composition préférentielle, le matériau de consolidation(C) comprendra, en remplacement de la première composition:
- une quantité comprise environ entre 350 et 400 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3.

Le matériau de consolidation (C) ainsi sélectionné permettra, suite à la (aux) poussée(s) qu'il aura subi(s), de s'infiltrer au moins en partie, par imprégnation, à l'intérieur du terrain environnant le trou de forage 40, réalisant ainsi un terrain composite dans cet environnement.

L'invention ainsi décrite n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits.

Une variante de réalisation non illustrée du procédé prévoit notamment d'injecter le matériau de consolidation (C) par un moyen supplémentaire différent du tube creux 2. Par exemple, il pourrait s'agir d'une injection inclinée par rapport à la verticale à l'aide d'un autre tube creux muni d'une buse à une extrémité aboutissant juste au-dessus et sur le côté du trou 40.

Une autre variante du procédé prévoit de descendre la tête de forage pour ménager le tou 40, de remonter la tête de forage 30 d'une certaine hauteur, et de redescendre ladite tête dans le trou 40 tout en injectant le matériau de consolidation (C).

Claims

Revendications

1. Procédé pour consolider un terrain (100) meuble et/ou compressible destiné en particulier à recevoir sur lui un édifice, par refoulement d'un matériau de consolidation (C) apporté dans un trou de forage (40) ménagé dans ledit terrain (100), ce refoulement étant réalisé vers le terrain environnant le trou de forage (40) par poussée au moins une fois sur ledit matériau de consolidation apporté dans le tou de forage (40).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que:

a) on réalise le trou (40) par forage dans le terrain (100), à l'aide d'un dispositif de forage (1) comprenant une tige (2) liée à une extrémité (6) à une tête de forage (30) présentant une portion (36) de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue, prolongée vers une extrémité libre (32) de la tête (30) par une portion en vrille (34), en enfonçant ledit dispositif de forage (1) dans le terrain (100) à partir de sa portion en vrille (34) sur une profondeur (P) déterminée,

b) on apporte du matériau consolidation (C) dans le trou de forage (40), au plus tard après que l'on ait remonté la tête de forage (30) dans le trou de forage (40), de manière que le matériau de consolidation (C) occupe une partie au moins du volume libéré par la remontée de la tête de forage (30),

c) on exerce la poussée sur le matériau de consolidation (C) apporté dans le trou de forage (40) en descendant la tête de forage (30) dans ce matériau de consolidation (C) jusqu'à le refouler en direction du terrain environnant ledit trou de forage (40).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on reproduit les étapes b) et c) autant de fois que nécessaire.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on apporte le matériau de consolidation (C) en l'injectant dans le trou de forage (40) à l'aide d'une buse (12) et on équipe ladite buse (12) d'un clapet anti-retour (10) pour interdire tout refoulement du matériau de consolidation dans la buse (12).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on sélectionne le matériau de consolidation (C) pour qu'il soit apte à pénétrer dans le terrain (100) sous l'effet de la poussée ou des poussées successives exercée(s) sur ledit matériau de consolidation (C) dans le trou de forage (40), et on exerce cette poussée, ou ces poussées successives, jusqu'à refouler une partie au moins du matériau de consolidation (C) sélectionné à l'intérieur du terrain environnant le trou de forage (40), par imprégnation, réalisant ainsi un terrain composite dans cet environnement.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on sélectionne le matériau de consolidation (C) pour qu'il soit apte à exercer une pression contre le terrain environnant le trou de forage (40) sous l'effet de la poussée, ou des poussées successives, exercée(s) sur ledit matériau de consolidation (C) dans le trou de forage (40), et on exerce cette poussée, ou ces poussées successives, sur le matériau de consolidation (C) sélectionné jusqu'à ce qu'il repousse le terrain environnant le trou de forage (40) en élargissant celui-ci.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on apporte le matériau de consolidation (C) dans le trou de forage (40) jusqu'à ce que ledit trou de forage (40) soit sensiblement rempli par ledit matériau de consolidation (C).

8. Procédé selon les revendications 2 à 7, caractérisé en ce que, dans l'étape b), on apporte le matériau de consolidation (C) dans le trou de forage (40) sensiblement en même temps que l'on remonte la tête de forage (30) dans le trou de forage (40).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on remonte progressivement la tête de forage (30) vers une ouverture (42) du trou de forage (40), par étapes, et à certaines au moins de ces étapes, on apporte du matériau de consolidation (C) dans le trou de forage (40) et on l'y pousse pour le refouler en utilisant ladite tête de forage (30).

10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on sélectionne le matériau de consolidation (C) pour qu'il comprenne:

- au moins 10% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 10 millimètres environ,

- au moins 25% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen supérieur à 2 millimètres environ,

- au moins 20% environ en poids sec d'éléments solides de diamètre moyen inférieur à 100 micromètres environ,

- de l'eau suivant un pourcentage compris entre environ 5 et 12% en poids, de façon que le test d'affaissement au cône d'Abrams dudit matériau de consolidation (C) soit au maximum environ égal à 5 centimètres,

- environ 50 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3,

- environ 350 Kg/m3 d'une matière fluide durcissable propre à agglomérer le matériau (C) en durcissant, tel que du ciment.

11. Procédé selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l'on sélectionne le matériau de consolidation (C) pour qu'il comprenne:

- une quantité comprise environ entre 350 et 400 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur en liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que l'on adjoint au matériau de consolidation (C) un composant hydrophile, tel par exemple que du polyacrylate, suivant une proportion de 3% en poids environ de la quantité d'eau présente dans ledit matériau de consolidation (C).

13. Dispositif de forage pour consolider un terrain, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1à12, comprenant:

- une tête de forage (30) présentant une portion (36) de diamètre élargi constant et à surface périphérique pleine et continue, prolongée vers une extrémité libre (32) de la tête (30) par une portion en vrille (34),

- un tube (2) creux ayant une première extrémité (8) adaptée pour être relié à des moyens (20) d'alimentation d'un matériau de consolidation (C), et une seconde extrémité libre (6), opposée à la première (8), adaptée pour injecter ledit matériau de consolidation (C) jusqu'au delà de la tête de forage (30), le tube (2) étant pourvu d'un clapet (10) anti-retour.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la tête de forage (30) comprend en outre, à l'opposé de ladite portion en vrille (34), une seconde portion en vrille (39) dont le pas est inversé par rapport à celui de la première vrille (34).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que le tube (2) creux est lié à la tête de forage (30) qu'il traverse.

16. Matériau de consolidation (C), utilisable en particulier avec le dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend:

- environ 350 Kg/m3 de matière fluide durcissable propre à agglomérer ledit matériau (C) en durcissant, tel que du ciment.

17. Matériau de consolidation (C), utilisable en particulier avec le dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend:

- une quantité comprise environ entre 350 et 400 Kg/m3 de cendres industrielles contenant une teneur liant hydraulique, tel que de la chaux, équivalente à environ 30 Kg/m3.

18. Matériau de consolidation (C), selon l'une quelconque des revendications 16 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un composant hydrophile, tel par exemple que du polyacrylate, suivant une proportion environ de 3% en poids de la quantité d'eau présente dans ledit matériau de consolidation (C).