WO1986003533A1 - Procede de compactage-armature-injection ou de decompactage-drainage et de construction d'ouvrages lineaires et d'ouvrages plans dans les sols - Google Patents

Procede de compactage-armature-injection ou de decompactage-drainage et de construction d'ouvrages lineaires et d'ouvrages plans dans les sols Download PDF

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WO1986003533A1
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    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors

Definitions

  • the present invention relates to a process serving: 1. For the mass treatment of a soil, either by reinforcement-injection-compaction, or by unpacking-drainage, or by a combination of these two effects. 2. For the construction of linear structures in the soil coated with compacted or uncompacted soil.
  • linear work in the ground is meant any civil engineering work constructed deep in the ground from the surface thereof or from the edges or bottom of an excavation and one of whose dimensions, in the sense of depth, is significantly larger than the other two.
  • planar structure in the ground is meant any structure involving a continuous mass of soil forming a volume, one of the dimensions of which is smaller than the other two.
  • the method relates to the field of ground treatment, either for the foundation of structures on these grounds, or for their stability or their waterproofing, and to the field of construction of linear structures deep in the ground for which it is necessary or useful to obtain the compaction (or the decompaction) of the grounds which surround them.
  • These linear structures can be, for example, piles or micropiles, drains, water boreholes, anchor rods, special tubes for injection, or measuring devices such as piezometers, inclinometers, measuring cells, etc. They may or may not include metallic elements coated or not with filler materials or else simply consist of added materials.
  • the method makes it possible, using a single tool, and in a single descent and ascent operation thereof, to carry out all of the following operations:
  • the tool is a tool with a hollow tubular core, for example a conventional continuous auger. In the remainder of this description, we will place freely in this case in order to clarify the presentation (although a tool with a hollow tubular core different from an auger may be used).
  • the auger can either be constructed in one piece, or consist of unitary elements assembled together.
  • a tip or drilling tool made of hard metal, for example in the form of a spin, enabling it to cross hard benches in the ground.
  • This drilling tool can either be fitted with soft friction at the base of the tube constituting the core of the auger, or connected to this tube by a bayonet system or a coarse thread with a few threads, greased at the time of assembly.
  • the foot tool if used, is intended to be left at the bottom of the borehole after the drilling operation. The decoupling between foot tool and auger is done either by flushing under fluid pressure (compressed air, water, grout or other), either by unscrewing or removing the bayonet, once the tool is planted in the ground at the base of the drilling.
  • the foot tool can be provided at its upper part, facing the inside of the tube constituting the core of the auger, with a female thread with large pitch surmounted by a conical bore serving as a guide, intended to receive an end with male thread fixed at the base of the armature to introduce, in the case where there is an armature. It is thus possible to couple the foot tool and the frame by screwing.
  • the coupling thus produced can allow:
  • the foot tool can be fitted with a harpoon-like system with elastic metal blades initially folded against its shaft during its descent, but deploying in the ground and preventing it from going up, so as to improve its adhesion in the ground against any effect of arra ⁇ chement once it is uncoupled from the base of the auger.
  • the tube forming the core of the auger may or may not be fitted internally or externally with another tube, of smaller diameter, attached to one of its generatrices, which will possibly be used to bring grout or another material in fluid phase to the base of the auger.
  • the base of the tube forming the core can be equipped with an annular distribution ramp allowing distribution of the fluid over its entire periphery.
  • the orifices may or may not be provided with one-way flow valves.
  • Other annex tubes can also be arranged, if necessary, along other generators of the tube forming the core of the auger, opening at different heights the ⁇ ong thereof.
  • the machine essentially consists of a very long mast (a few meters longer than the length of the armature to be put in place). A mast shorter than the length reinforcement can also be used, but in this case, an auger made of several elements must be used.
  • This mast is carried by a heavy carrier, for example a chaser. It carries a powerful health rotation head, for example hydraulically controlled, allowing rotation in both directions and sliding along the mast under the effect of a reversible advance system (by chain, jack, winches or any other process).
  • the drive head may or may not include a mixed rotation-percussion or rotation-vibration system, thereby making it possible to improve the compaction of the soil around the frame.
  • the drive head is annular and allows passage through its center.
  • the upper part of the head is connected by the intermediary of a conventional hydraulic reel with a rotating joint and a swan neck tube to an injection station for sending the materials (for example cement grout , mortar, micro-concrete).
  • This tubing is provided with a straight branch ending in a flange in the axis of the auger. The flange is closed either by a simple cover or by a cable gland system.
  • the machine is provided either with a simple winch intended for lifting the armatures along the mast, or with a barrel system allowing the feeding of several armatures, or with a reel carrying a coil of reinforcements if it is a question of introducing flexible reinforcements constituted for example by strands of cables or flexible bars.
  • the machine can be fitted with a rotary or rotational percussion head, or a rotary vibrating head or not if one wishes to be able to act on the frame itself, the annex head being able to slide along the mast, independently of the main head.
  • the machine can be equipped, at its base or in the upper part, with a powerful shear enabling the reinforcement to be cut to the appropriate length, in the case of the use of continuous armatures unwound from a reel, or in case of installation of armatures of variable lengths to be adjusted case by case.
  • a non-annular drive head but in this case, the head must be disconnected from the auger and reassembled along the mast or erased laterally before the introduction of the frame.
  • the outside diameter of the turns of the auger must be equal to the diameter of the enlarged zones to be formed.
  • the fitting of the frame is done from the inside of the tube forming the core of the auger.
  • the frame can be introduced inside the hollow core of the auger through the upper flange, possibly coupled with a steel bar serving as its temporary support. at the head, by a bayonet type system.
  • the lower part of the frame is, if necessary, inserted and screwed into the ' conical entry thread of the foot tool.
  • the frame can be fitted at its base with a harpoon-type anchoring system, against tearing, similar to that described above for the foot tool.
  • Such anchors can be placed from place to place along the frame, both to oppose the tearing and to serve as centering devices.
  • the frame can be, after introduction, surmounted by a train of smooth rods fixed to an annex head remaining at the top of the mast. In this case, there is an absolute guarantee that the frame will remain in place when raising the auger.
  • the injection is then made either via the upper rod train and a tube incorporated in the frame, to its base, or by the annex tube, or by the annular space between the arma ⁇ ture and the tube forming the core of the auger.
  • the auger core may or may not remain open at the top
  • a cable gland must be provided at the top.
  • the rotary head being annular, leaves an interior passage for the rods.
  • the auger thus rises around the drill string.
  • the disconnection between the drill string and the armature is done when the base of the auger is raised enough along the mast to clear the place of the junction between armature and drill string.
  • the drill string referred to above can be formed by the reinforcement of the next hole itself.
  • the frame consists of strands of cables or flexible bars, it can be unwound from a supply coil fixed or not on the machine, and pass through a pulley at the top of the mast. It passes through the cable gland fixed to the upper part of the connection tubu ⁇ lure described in paragraph D 2 c above.
  • the reinforcement is thus introduced into the ground on demand, according to possibly variable lengths.
  • the machine then operates like a "sewing machine", driving variable lengths of armature into the ground.
  • the shears attached to the lower part of the machine, cut the reinforcements to the desired length for each of them.
  • An additional head at the top of the mast, provides the unwinding of the continuous reinforcement from the supply coil and its immobilization during the ascent of the auger.
  • the reinforcement can be introduced simultaneously with drilling, according to the following process: drilling is carried out each time with the reinforcement inside the core, either fixed at the head, for example by means of a provisional support bar, either fixed to the foot by screwing into the foot tool if there is one, or still held at its upper part by an annex head sliding the along the mast at the same time as the main head which drives the auger.
  • the frame therefore descends this time at the same time as the auger unlike the cases described in a and b above, where the frame was lowered after the drilling operation.
  • the shears fixed to the lower part of the mast cut the armature after raising the auger, after which the end of the following armature may possibly be attached to a new foot tool, if used.
  • the machine is then ready for the next drilling.
  • the process also makes it possible to build structures in the ground made up of a filler material such as, for example, concrete, mortar, grout, aggregates or sand.
  • the frame is replaced by the material in question, put in place either by pumping, or by simple pouring inside the core, by means of a hopper fixed at the head of the tube.
  • the drill string After drilling into the rock, the drill string is extracted and the foot tool can either be retrieved or left in place at the bottom of the borehole.
  • the drill string used may possibly be formed by the frame itself, if it is rigid enough to transmit the corresponding forces and provided that it includes a conduit for the perforating fluid (tubular frame for example). In this case, the drilling tool is left at the bottom of the hole, at the end of the frame.
  • the compaction is done by simple mechanical effect, by pressure of the turns of the auger on the ground which it traps, and by effect of drive of the surrounding loose ground which tends by its own weight to take the place of the voids created by the compaction. Filler materials can be poured around the auger at the head of the borehole to compensate for the settlements created by compaction.
  • Mechanical compaction is improved if desired by percussion or vibration effect using the special heads described in paragraph D 2 b above. This effect can be very significant and considerably increase the radius of action of compaction in the soil.
  • d) Conversely, it is also possible by effect of the auger, to decompact the ground around the frame, by choosing an adequate rotation speed compared to the ascent speed.
  • a drain with improved capture power is obtained. It is thus possible to carry out a general drainage treatment of a soil by installing a network of multiple drains of this type.
  • Mixed systems are also possible, comprising the drainage of certain layers and the compaction of others, according to all of your " desired combinations.
  • Compaction by percussion or vibration is carried out either by action of the head (s).
  • auger as well as the grout injection pressure and flow rate, and the importance of dynamic compaction (percussion or vibration), can be controlled, so as to obtain all the possible combinations of these parameters, as well as maintenance according to ratios constants of the combinations of parameters best suited to each particular case.
  • E 6. CREATION OF ENLARGED AREAS AROUND THE REINFORCEMENT a) It is possible to create enlarged areas (bulbs) around the reinforcement made up of filler materials (for example grout, micro-concrete, mortar, or granular filling materials ). For this, it is sufficient to simply raise the auger, without any rotational movement, while injecting the material by pumping, or else by simple gravity filling.
  • filler materials for example grout, micro-concrete, mortar, or granular filling materials
  • the auger prints a very slow rotational movement in the direction of drilling to avoid mixing of the filler materials with the ground.
  • the mixture constituting the material is prepared outside in a mixing, kneading and pumping unit. It is sent under pressure to the base of the auger by an injection pump, either by the interior of the hollow core around the frame, or by the auxiliary tube described in D 1 e.
  • the pressure maintained at the base allows complete filling of the vacuum created by raising the auger to a diameter equal to the outside diameter of the propeller.
  • the surrounding land is main-. kept compressed by fluid pressure. It can be injected at higher pressure if necessary.
  • the bulbs can also be constituted by draining materials.
  • This type of widening can be created either at the base of the structure or at any height along it. Multiple enlargements can also be created at any height, separated for example by areas of compacted land.
  • c) The realization of the enlarged zones can also be carried out by a process of J injection directed at very high pressure (process type "jet grouting") using special rods lowered inside the core. In this case, the diameter of the enlargement may become greater than that of the auger turn.
  • the figure_ _1 represents the installation of the machine at the location of the work to be executed.
  • j.a_f ⁇ _gu_re_ 2_ represents the drilling using the auger (1), to the depth of the final work.
  • the auger is equipped with a - foot tool (2), intended to allow the crossing of the hard benches of the ground.
  • the foot tool (2) is screwed by means of a coarse thread with a right pitch on the tube forming the core of the auger. When screwing, the thread is greased, which will facilitate its subsequent unscrewing.
  • the auger turns to the right (clockwise).
  • the foot tool carries on its upper face, a female thread with large right-hand threads surmounted by a conical bore.
  • FIG. 3 represents the positioning of the frame (3), inside the tube forming the core of the auger, by means of the axial tube (4) surmounting the annular rotation head (5) .
  • the tube forming the core of the auger was previously filled with cement grout, either by a lance lowered inside the tube, or by an auxiliary tube of small diameter running the along a generatrix of the tube forming the core.
  • the armature which here is a simple high-strength steel bar, is provided at its lower end with a nozzle carrying a coarse thread with right.
  • the frame has been lowered to the bottom of the tube, its threaded end is introduced into the female thread of the foot tool, guided by the tapered bore above it.
  • the armature is screwed onto the foot tool, after which er. continuing to rotate the armature to the right (clockwise), it causes the unscrewing of the foot tool, which is detached from the auger tube.
  • _La_figure_4 represents the creation of a widening (6) at the lower part of the structure, to the right of the sealing zone of the tie in the ground.
  • the widening is obtained by simply raising the auger, while sending cement grout under pressure through the swan neck tube (7) located above the rotation head. During this operation, the frame remains at the bottom of the borehole while the auger rises.
  • the diameter of the widening created is equal to the outside diameter of the helical spiral of the auger.
  • the ground around the enlargement is kept in compression by the pressure of the grout pumped by an injection pump.
  • L_a_fi_gu_re_ 5_ represents the compaction and the treatment by injection of the ground (8), around the reinforcement, on a height of a few meters above the widening carried out in lower part.
  • Compaction is done purely mechanically, by rotation of the auger in the opposite direction to the direction of drilling, as it rises, and by dynamic effect through the action of shocks or vibrations exerted by the rotation head- percussion or rotation-vibration (5) located at the top of the auger and by injection under high pressure of cement grout into the ground via the tubing (7).
  • the zone of compacted terrain, above the widening forming the anchor of the tie rod, serves to transmit to the surrounding terrain the forces exerted by the upper part of the widening by "reverse point effect", by analogy with "l 'tip effect' down exerted on the ground by the base of a pile working in compression and as opposed to the effect of 'lateral friction' which is exerted along the contact surface between the barrel of the extended area and terrain.
  • the creation of an enlarged zone in the lower part considerably improves the capacity of the anchoring, because the increase in diameter improves the effect of "lateral friction" all the while allowing the development of a "peak effect "important.
  • the improvement obtained would be equivalent in the case of a pile or micropile working in compression.
  • JLa_fi_g_ure _6 represents a simple filling of the annular space (9) around the frame, corresponding to the location previously occupied by the tube forming the core of the auger, with cement grout. It has been assumed that on the part upper part of the structure, corresponding to the free length of the tie, the ground no longer needed to be compacted. It is obvious that compaction can always be carried out if desired, for example if it were guarantee the reinforcement against the risk of buckling if it was a micropile.
  • _La_f gu_re_ 7_ represents the finished tie, with its reinforcement (3), its anchoring zone at the base (6), its zone of ground mechanically compacted and by injection (8) and its free height simply surrounded by a sheath of protection (9).
  • Compaction, drainage, or mixed treatments can be applied to large areas of land, for example if it involves treating the foundation soil before the construction of a set of buildings or structures of art, or if it is a question of stabilizing a given volume of land, for example to oppose a risk of slipping or to modify the thrust or stop characteristics behind a structure.
  • the ground, mechanically compacted and injected can be provided with reinforcements resistant to compression or traction, or else drains. It is then a compacted, injected and reinforced ground, or else an uncompacted and drained ground.
  • the mesh of the treatment (distance between neighboring boreholes) is defined according to the nature and characteristics of the terrain, the result to be obtained, and the radius of action of each unitary treatment.
  • the reinforcement introduced is either metallic or plastic, or a simple filling of added materials.
  • Piles or micropiles for which the creation of a bulb at the base increases the load-bearing capacity, and the compaction of the ground around the bole opposes the risks of buckling in the upper part, while improving the lift by lateral friction along the barrel.
  • the anchor rods for which the creation of a bulb at the base increases the resistance of the anchor by increasing the lateral friction
  • cuff tube a tube, metallic or plastic, with or without injection cuffs (cuff tube), around which a grout or filler material sheath is created when raising the auger.
  • This tube can be used for various purposes:
  • the internal reinforcement of the tie rod or the micro-post must be introduced later, after the additional injection through the cuffs.
  • the tube and / or the reinforcement can in some cases be lowered to a partial depth in the borehole, for example to the top of a bulb made of granular materials or concrete created at the base of the structure.
  • Injection drilling fitted with tubes, for example tubes with sleeves.
  • tubes for example tubes with sleeves.
  • the injection must have two or more phases, for example the first with a cement grout and the second with chemical gels
  • the first phase with cement grout can be carried out directly from inside the auger or the annex tube D ie, the second phase alone being carried out subsequently by the tubes with
  • Drains or piezometers for which the creation of an area of decompressed ground around the structure, together with the placement of a mass of filtering material (sand or gravel) around the tube, improves both the capture and filtration power
  • composite catchment works can be installed, by decompressing the land in line with the layers to be captured, and by compressing and injecting the layers to be masked.
  • Enlarged catchment areas with a greater draining bed, can be created at different heights along the structure.
  • Measuring devices they can be various devices such as inclinometers, tassometers, point piezometers with measuring cell, or any other type of device requiring, in addition to the installation of the device itself. -Even and with a possible sheath of filler material, the adjustment of the degree of compactness (or impermeability) of the surrounding area has a suitable value.
  • the sealing connection is either glued or simply placed on the flange (12),
  • the special sealing head can either be built in the thickness of the slab, the wall or the structure, as shown in Figure 8, or built partially in elevation from the bare concrete structure. , as shown in FIG. 9, so as to ensure good transmission of the tensile forces to the concrete structure. It may include a recess allowing the installation of a tie head not exceeding the external bare of the concrete, as shown in FIG. 10.
  • a fur removable metal tube provided with a support flange at the head
  • the upper conical plug if made of precast concrete, may or may not be bonded to the resin inside the corresponding reserve of the concrete structure. If it is not glued, it can remain removable, thus allowing possible repair of the tie rod (for example over-drilling) if necessary.
  • the conical plug (11) of precast concrete or concrete poured in place is located at the bottom of the structure, either in the thickness of it as shown in the figure, or partially projecting downwards, so that ensure good transmission of compression forces to the concrete structure.
  • the sealing connection (12) is simply placed (or glued) on the upper face of the conical plug (11). It is surmounted by a protective concrete (13) last poured, the shape of which can be slightly conical if it is necessary to withstand significant hydro ⁇ static underpressures.
  • a flat structure is most often made in the ground either by substitution or by injection. For example, if it is a question of creating a retaining wall in the ground before the opening of a excavation, one digs a trench in the ground and one replaces this one for example by reinforced concrete (process diaphragm wall). If it is a question of creating a waterproof wall in the ground, one proceeds either as above, or by injection. If the excavation or the embankment already exists or if they are in the course of execution and require a support, one proceeds most often to a surface coating (shotcrete or laid concrete), anchored or not in the ground by tie rods sealed in it.
  • a surface coating shotcrete or laid concrete
  • the process proposed here aims to constitute the flat structure (retaining, sealing, drainage or composite structure) by the mass of the land itself, suitably treated for this purpose.
  • the soil is:
  • Compaction is obtained by simple mechanical effect, possibly combined with percussion and / or vibration effects.
  • the frame is coated with a sheath which secures it to the ground. It can play a passive or active role (prestressing), b - If it is a drainage structure, the soil is: 1. mechanically unpacked 2. equipped with drains and / or pumping wells
  • the equipment is surrounded by filter media, with possible creation of enlarged bulbs.
  • the essential elements of the treatment are the following: a -
  • the ground is compacted mechanically, by simple mechanical effect of the turns of the auger, as explained in paragraphs E4a and E4b above.
  • This simple mechanical compaction is supplemented, if necessary, by a percussion effect and / or by a vibration effect, acting on the frame during its ascent and / or on the frame itself, as explained in paragraphs E 4 c and E 4 f above.
  • the effect of this compaction is to modify the characteristics of the soil, allowing it to transmit greater forces while reducing the corresponding deformations of the soil mass.
  • the initial settlements at the time of compaction can be compensated by material inputs, either in the solid phase (for example aggregates, sand, gravel, etc.), or in the liquid phase (for example mortar, concrete, grout, etc.), introduced either at the head of the borehole around the auger, either at the very heart of the solid mass, through the interior of the hollow core of the auger, or else via the special annex tube described in the paragraph Die above.
  • material inputs either in the solid phase (for example aggregates, sand, gravel, etc.), or in the liquid phase (for example mortar, concrete, grout, etc.), introduced either at the head of the borehole around the auger, either at the very heart of the solid mass, through the interior of the hollow core of the auger, or else via the special annex tube described in the paragraph Die above.
  • the introduction of the filler material (s) can be carried out by any combination of the above three means.
  • b - The terrain is treated by pressure injection, as explained in paragraph E5.
  • the injection makes it possible in certain cases to constitute a wall of land that is both waterproof and resistant .
  • the terrain is reinforced, that is to say that it is provided with reinforcements according to a mesh corresponding to the mesh of the treatment or to a multiple mesh of the latter.
  • the reinforcements are linked to the ground by a sheath which secures them to it.
  • the reinforcements can be made up of metallic, plastic or other materials, or even fillings of filler materials, placed in solid phase (for example gravel, dry concrete) or liquid (for example concrete, mortar, concrete, etc.). Enlarged areas of the sheath or the filling of filler material can be created at certain places in the treatment, as explained in paragraph E6,
  • reinforcements can be multiple: 1. They can work in compression, in tension and / or in shear, in connection with the ground to which they are linked by the intermediary of the sheath which surrounds them: in this case, they constitute reinforcement of the ground and participate as such in improving its mechanical characteristics. 2. They can be used to transmit forces, in their axis, at the periphery of the mass of soil treated: in this case, they work for example in micropiles, transmitting compression forces towards the base of the structure, or by tie rods, allowing the anchoring of the structure in the soil at the periphery thereof. 3. These effects can be combined.
  • the reinforcements can be used to prestress the ground, by anchoring in the ground in the vicinity or under the structure and tensioning by pressing on a distribution member located at the free end.
  • the soil is not only compacted, injected and reinforced, but it is also precompressed, which can be useful in cases where it is desired to avoid the appearance of tensile stresses in the solid mass of the treated soil.
  • d The different effects above (compaction, treatment by injection, reinforcement, precompression of the ground) can be used according to all the desirable combinations, as the case may be, by implementing either all of the effects, or a part of them. between them only.
  • the reinforcement of the soil can be associated with this treatment, for example by cuff tubes which can be used to carry out further complementary injections, wherever the need arises, as described in paragraph Gc3 above.
  • the essential elements of treatment are: a - The field is unpacked mechanically, as explained in para ⁇ E4 graph above. b- The field is equipped with drains and / or pumping wells, as explained in paragraphs GC4 and GC5.
  • the equipment is normally metal or plastic strainer tubes, but can also be, in the case of drains in particular, columns of draining filler material (aggregates, gravel or sand for example), as explained in paragraph E2f.
  • Piezometric tubes are installed in the necessary places.
  • c Filter media made of selected filler materials are formed around the equipment tubes of the drains and / or pumping wells, along the height of the land to be captured.
  • d Widening of the draining beds (draining bulbs) are created in the suitable places (for example at the base of the drains or pumping wells), as indicated in paragraph E6 above.
  • E CASE OF COMPOSITE SUPPORT-DRAINAGE STRUCTURES a - When one seeks to carry out a support structure for the purpose, for example, of excavating a dig, one often finds oneself confronted with the presence of a sheet of water or water inflows in the land to support. If the proposed retaining structure is waterproof, for example if it is a curtain of palpianches or a concrete wall, it must resist the pressure of the water in addition to the land push.
  • the present process makes it possible to produce composite structures comprising a part intended for support and a draining part.
  • the latter collects water from the ground and allows the groundwater to be folded down behind the retaining structure, thus eliminating the hydrostatic thrust of the ground water on the structure.
  • This process is obviously applicable to cases where it is possible without drawback to fold the web at the rear of the structure. It applies particularly to the case where the permeability of the ground behind the structure is relatively low, because in this case it is possible to overcome the pressure of the water on the retaining structure by means of a low extraction of water.
  • b - With regard to the extraction of water, this can be done either using pumping in pumping wells, or by lateral outlet if there is one, or by drilling sub-horizontal drains from the excavation to make the draining part of the retaining structure communicate with it, or even from masonry wells located from place to place along the draining wall, c- Walls can be constructed as well retaining-drainage bi-layers, vertical or inclined, as horizon ⁇ bi-layer rafts, for example to strike in compacted-injected-reinforced ground anchored by tie rods combined with a drainage layer located below or above the previous one . d - It is also possible to construct mixed retaining-drainage walls, for example by treating the upper part in retaining and in drainage the lower part of the wall.
  • bi-layer or mixed walls and bi-layer rafts can be applied to composite structures that should allow to seal a site in line with a screen and drain it downstream of it.
  • FIG. 13 represents a retaining wall in compacted-injected reinforced soil produced before the excavation of the excavation (21).
  • the processing is carried out here by three drilling lines (22), treated according to the present process.
  • a frame which is here for example a simple high-strength steel bar.
  • the reinforcements are surrounded by sheaths of cement or mortar grout which secure them to the ground.
  • the ground itself, around the armature and the sheath, is compacted mechanically, by simple mechanical effect, possibly supplemented by percussion and / or vibration effects. It is injected under pressure, for example using a cement grout.
  • the land thus constituted then has characteristics such that it can support the ground in the natural state situated at the rear.
  • This example shown in FIG. 14, is similar to the previous example, except that the treatment holes, oblique to the surface of the excavation, are carried out as the excavation progresses.
  • Figures 15, 16 and 17 show retaining walls similar to the previous ones, but for which it is desired to add to the three effects of compaction, injection and reinforcement of the ground, a precompression of the latter by prestressing. tie rods anchored in the ground under the structure or at the rear of it.
  • Figures 18, 19 and 20 show examples of two-layer retaining-drainage walls executed according to the principle set out in paragraph I.3F above.
  • the bi-layer wall consists of two parts:
  • a draining wall located at the rear executed as explained in paragraph I.3D above, using drains and / or pumping wells (.26), surrounded by filter media (27) and of decompressed soil (28), with the creation in this case of enlarged draining bulbs (29) at the base.
  • the extraction of water for the drawdown of the water table at the rear of the retaining structure is done either by pumping in certain holes in the draining wall, as shown in Figure 18, or by evacuation through sub-horizontal drains (30) drilled from the excavation and coming to collect the water collected by the draining wall, as shown in FIG. 19, or again by natural lateral outlets if there are any or artificial ones (for example masonry wells located from place to place place along the draining wall).
  • FIG. 20 represents a mixed retaining-drainage wall in which the lower part of the boreholes situated on the ground side is treated in drainage, the upper part being treated in consolidation.
  • the reinforcements which in this case are tubular, are screened in the lower part and allow the drainage of the lower part.
  • FIG. 21 shows an example of such a work.
  • a front inclined wall (32) consisting of reinforced-compacted-injected-precompressed ground by tie rods anchored in the underlying soil, is completed by a network of prestressed tie rods inclined in the other direction (33). All of the tie rods are tensioned on a distribution slab (25) located on the surface.
  • a draining wall (34) ensures the folding of the tablecloth at the rear of the structure. The folding is completed at the bottom of the excavation by a simple network of sumps (35).
  • FIG. 22 represents a two-layer waterproofing-drainage wall intended for sealing a dike.
  • the upstream part of the bi-layer is a sealing wall (36) in compacted ground, injected and provided with cuff tubes for possible subsequent re-injections.
  • the downstream part of the bi-layer is a draining wall (37), the evacuation of the water collected by the draining wall being ensured by a network of sub-horizontal drains (38) opening into a gutter at the foot downstream of the dike.
  • FIGS. 23 and 24 represent examples of a two-layer raft executed according to the present method.
  • the two examples relate to the execution of an excavation (39) in an aquifer.
  • the excavation is supposed to be done under the protection of retaining walls in reinforced-compacted-in ected-and possibly precompressed ground (40), or possibly bi-layer retaining-drainage walls (see D above).
  • the raft treatment is normally carried out from the 0 level of the ground before earthworks, and in any case from a level located above the folded level of the water table if there is a drawdown.
  • the lower part of the bilayer slab is draining: it is constituted by a series of bulbs made of draining materials (41) (aggregates, sand or gravel 5 for example) surrounding tubes collection strainers (42).
  • draining materials 41) (aggregates, sand or gravel 5 for example) surrounding tubes collection strainers (42).
  • the tubes (43) extending the above strainer tubes (42) are full. They are surrounded by mechanically compacted and injected ground (44).
  • the arrangement is opposite: the lower part of the bi-layer (45) consists of reinforced-compacted-injected soil 5. It plays the role of a waterproofing raft and must oppose the hydrostatic pressure acting on its underside.
  • the upper part of the bi-layer (45) is draining. It can be used, for example, to form a draining foundation under the final structure.
  • the two parts 0 of the two-layer slab can be executed using the same drilling, in a single sequence of rapid operations, as explained in para ⁇ graph E4e above.
  • the reinforcements can possibly play a composite role, allowing the drainage of the parts to be drained and the reinforcement of the parts to be reinforced.

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Abstract

Procédé permettant, en une seule opération, à l'aide d'un outil à âme tubulaire creuse, par exemple une tarière continue, de réaliser l'ensemble des opérations suivantes: 1) forage du sol, 2) mise en place d'une armature, d'un drain ou d'un autre équipement, 3) constitution d'une gaine, 4) compactage (ou décompactage) du sol alentour, 5) injection du sol alentour, 6) création de bulbes. Le traitement du terrain peut être réalisé après mise en place de l'armature, autour de celle-ci, réalisant ainsi une jonction parfaite entre le terrain traité et l'armature. On peut par exemple réaliser, pour le soutènement d'une fouille (21), un mur bi-couche soutènement-drainage en terrain armé-injecté-compacté (22) à l'avant et en terrain décompacté-drainé (28) à l'arrière.

Description

PROCEDE DE COMPACTAGE-ARMATURE-INJECTION OU DE DECOMPACTAGE-DRAINAGE ET DE CONSTRUCTION D'OUVRAGES LINEAIRES ET D'OUVRAGES PLANS DANS LES SOLS
La présente invention concerne un procédé servant : 1. Pour le traitement de masse d'un sol, soit par armature-injection- compactage, soit par décompactage-drainage, soit par une combinaison de ces deux effets. 2. Pour la construction d'ouvrages linéaires dans le sol enrobés de terrain compacté ou de terrain décompacté.
3. Pour la construction d'ouvrages plans dans le sol en terrain armé- injecté-compacté, ou en terrain décompacté-drainé, ou en une combinaison de ces deux types de traitement. Par ouvrage linéaire dans le sol, il faut entendre tout ouvrage de génie civil construit en profondeur dans le sol à partir de la surface de celui-ci ou à partir des bords ou du fond d'une excavation et dont l'une des dimensions, dans le sens de la profondeur, est nettement plus grand que les deux autres. Par ouvrage plan dans le sol, il faut entendre tout ouvrage intéressant une masse de sol continue formant un volume dont l'une des dimensions est plus faible que les deux autres. A. DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE LE PROCEDE
Le procédé se rapporte au domaine du traitement des terrains, soit en vue de la fondation d'ouvrages sur ces terrains, soit en vue de leur stabilité ou de leur étanchéité, et au domaine de la construction des ouvrages linéaires en profondeur dans le sol pour lesquels il est nécessaire ou utile d'obtenir le compactage (ou le décompactage) des terrains qui les entourent. Ces ouvrages linéaires peuvent être par exemple des pieux ou micropieux, des drains, des forages d'eau, des tirants d'ancrage, des tubes spéciaux pour injection, ou des appareils de mesure tels que piézomètres, inclinomètres, cellules de mesure, etc.. Ils peuvent comporter ou non des éléments métalliques enrobés ou non de matériaux d'apport ou bien être simplement constitués de matériaux rapportés. Il s'applique également au cas des ouvrages plans dans le sol, comme par exemple le traitement du bord et du fond des fouilles, les murs de soutènement en terrain compacté, injecté et armé, les murs d'étanchéité et les murs drainants dans le sol, ou leur combinaison sous forme de murs bi-couches, ulti-couches ou composites, les radiers étanches, drainants QU composites (bi-ccuches ou multi-couches), etc.. Le procédé permet d'obtenir à l'aide d'un seul outil, descendu une seule fois dans le sol, soit un sol compacté mécaniquement, traité par injection et armé, soit un sol décompacté et équipé de drains, soit un ouvrage linéaire isolé entouré de terrains compactés ou décom- pactes.
B. ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans l'état actuel de la technique, il existe de nombreux procédés de compactage mécanique, de traitement par injection et d'intro¬ duction d'armatures dans les sols en vue de la modification de leurs qualités mécaniques et/ou d'imperméabilité. Il existe également de nombreux procédés de drainage et d'installation de pieux, tirants d'an¬ crage et d'appareils de mesure dans le sol, à des profondeurs diverses. De façon générale, les procédés en question s'attachent, soit au traitement du sol lui-même, généralement par compactage ou injection, soit à l'installation d'un ouvrage dans celui-ci. Dans le second cas, l'installation de l'ouvrage peut être accompagnée ou suivie d'un traitement du terrain environnant, par exemple par injection.
Les procédés existants ne permettent pas de réaliser à la fois l'ensemble des opérations souhaitables ou utiles, d'une part pour la mise en place de l'ouvrage dans le sol, d'autre part pour le compactage et le traitement du terrain environnant. Il est ainsi souvent nécessaire, soit de recourir à deux opérations successives pour obtenir le résultat recherché (par exemple : mise en place, de micropieux, puis injection du sol autour de leur base pour assurer le compactage de la zone d'ancrage), soit de se limiter à une seule opération (par exemple : compactage simple du sol, sans introduction d'armatures).
C. CARACTERISTIQUES DU PROCEDE
Le procédé permet, à l'aide d'un seul outil, et en une seule opération de descente et de remontée de celui-ci, de réaliser l'ensemble des opérations suivantes :
1. Forage du sol .
2. Mise en place d'une armature, d'un équipement métallique ou plastique ou d'un matériau d'apport.
3. Constitution d'une gaine de coulis, de mortier ou de matériau rapporté autour de l'armature ou de l'équipement métallique ou plastique.
4. Compactage mécanique du sol (ou décompactage) autour de l'armature ou de la gaine, à la fois par effet mécanique pur et/ou par effet de vibrations ou de chocs. 5. Injection du sol sous pression autour de l'ouvrage.
6. Création de zones élargies de l'ouvrage, remplies de matériaux d'apport, avec éventuelle mise en compression du terrain autour des parois de l'ouvrage et/ou injection de celui-ci. La portée du procédé est très étendue, puisque celui-ci s'applique à la majorité des problèmes de traitement des sols ou de construction d'ouvrages linéaires dans ceux-ci requérant une combi¬ naison quelconque des opérations ci-dessus.
Il permet de combiner à volonté toutes les opérations ention- nées, aussi bien en ce qui concerne leur importance relative à chaque emplacement qu'en ce qui concerne le choix des opérations à appliquer suivant les différentes zones de profondeur de l'ouvrage.
On peut aussi réaliser des traitements mixtes, comportant soit des élargissements, soit des compactages, soit des décompactages selon la profondeur des terrains concernée.
L'une des caractéristiques du procédé est que le traitement du terrain autour de l'ouvrage peut -se faire après mise n place de l'armature et autour de celle-ci, réalisant ainsi une jonction parfaite entre le terrain traité et l'armature. P. DESCRIPTION DE L'OUTIL ET DE LA MACHINE D 1. L'OUTIL a) L'outil est un outil à âme tubulaire creuse, par exemple une tarière continue classique. Dans la suite de cette description, nous nous placerons dans ce cas afin de clarifier l'exposé (bien qu'un outil à âme tubulaire creuse différent d'une tarière puisse être itilisé). La tarière peut être soit construite d'une seule pièce, soit constituée d'éléments unitaires assemblés les uns aux autres. Elle est ou non munie à sa base d'une pointe ou outil de forage en métal dur, par exemple en forme de vrille, permettant de traverser les bancs durs dans le terrain. Cet outil de forage peut être soit emboité à friction douce à la base du tube constituant l'âme de la tarière, soit raccordé à ce tube par un système à baïonnette ou un filetage grossier à quelques filets, graissé au moment de l'assemblage. b) L'outil de pied, au cas où il est utilisé, est destiné à être abandonné au fond du forage après l'opération de forage. Le désac- couplement entre outil de pied et tarière se fait soit par chasse sous pression de fluide (air comprimé, eau, coulis ou autre), soit par dévis¬ sage ou déboitage de la baïonnette, une fois l'outil planté dans le sol à la base du forage. c) L'outil de pied peut être muni à sa partie supérieure, faisant face à l'intérieur du tube constituant l'âme de la tarière, d'un filetage femelle à gros pas surmonté d'un alésage conique faisant office de guide, destiné à recevoir un embout à filetage mâle fixé à la base de l'armature à introduire, dans le cas où il y a une armature. On peut ainsi accoupler par vissage l'outil de pied et l'armature. L'accou- plement ainsi réalisé peut permettre :
1. de faciliter le cas échéant le dévissage de l'outil inférieur, en agissant sur l'armature pour transmettre le couple de torsion (moteur ou résistant) nécessaire ;
2. de faciliter si nécessaire le maintien en place de l'armature lors du remontage ultérieur de la tarière, en fournissant un point d'ancrage dans le sol à la base, par l'adhérence de l'outil de pied dans le terrain en place (par exemple s'il est de forme hélicoïdale). d) L'outil de pied peut être muni d'un système, genre harpon, à lames métalliques élastiques initialement repliées contre son fût lors de sa descente, mais se déployant dans le sol et l'empêchant de remonter, de façon à améliorer son adhérence dans le sol contre tout effet d'arra¬ chement une fois qu'il est désaccouplé de la base de la tarière. e) Le tube formant l'âme de la tarière peut ou non être équipé intérieurement ou extérieurement d'un autre tube, de diamètre plus petit, accolé à l'une de ses génératrices, qui servira éventuellement à amener du coulis ou un autre matériau en phase fluide jusqu'à la base de la tarière. Dans ce cas, la base du tube formant l'âme peut être équipée d'une rampe de distribution annulaire permettant une répartition du fluide sur toute sa périphérie. Les orifices peuvent ou non être munis de clapets à sens de passage unique. f) D'autres tubes annexes peuvent aussi être disposés, si nécessaire, selon d'autres génératrices du tube formant l'âme de la tarière, débouchant à différentes hauteurs le τong de celui-ci.
D 2. LA MACHINE a) La machine est essentiellement constituée par un mât de grande longueur (supérieure de quelques mètres à la longueur de l'arma¬ ture à mettre en place). Un mât de longueur plus courte que la longueur de l'armature peut aussi être utilisé, mais dans ce cas, on devra uti¬ liser une tarière en plusieurs éléments. Ce mât est porté par un porteur lourd, par exemple un chenillard. Il porte une tête de rotation puis¬ sante, par exemple a commande hydraulique, permettant la rotation dans les deux sens et coulissant le long du mât sous l'effet d'un système d'avance réversible (par chaîne, vérin, treuils ou tout autre procédé). b) La tête d'entraînement peut ou non comporter un système mixte rotation-percussion, ou rotation-vibration, permettant alors d'améliorer le compactage du sol autour de l'armature. Si la tête d'en- traînement est purement rotative, elle peut aussi être surmontée d'une tête percussive ou d'un vibrateur coulissant le long du mât, pouvant venir s'appuyer sur elle et entrer en fonction au moment souhaité au cours des opérations. c) La tête d'entraînement est annulaire et permet un passage en son centre. La partie supérieure de la tête est connectée par l'inter¬ médiaire d'un touret hydraulique classique à joint tournant et d'une tubulure en col de cygne à une station d'injection pour l'envoi des matériaux (par exemple coulis de ciment, mortier, microbéton). Cette tubulure est munie d'un embranchement droit terminé par une bride dans l'axe de la tarière. La bride est fermée soit par un couvercle simple, soit par un système de presse-étoupe. d) Pour l 'introduction des armatures, la machine est munie, soit d'un treuil simple destiné au levage des armatures le long du mât, soit d'un système de barillet permettant l'alimentation de plusieurs armatures, soit d'un dévidoir portant une bobine d'armatures s'il s'agit d'intro¬ duire des armatures flexibles constituées par exemple de torons de câbles ou de barres flexibles. e) La machine peut être équipée d'une tête annexe de rotation ou de rotopercussion, ou d'une tête vibrante rotative ou non si l'on veut pouvoir agir sur l'armature elle-même, la tête annexe pouvant coulisser le long du mât, indépendamment de la tête principale. f) La machine peut être équipée, à sa base ou en partie haute, d'une cisaille puissante permettant de sectionner l'armature à la lon¬ gueur convenable, en cas d'utilisation d'armatures continues déroulées depuis un dévidoir, ou en cas de mise en place d'armatures de longueurs variables à régler cas par cas. g) On peut aussi utiliser une tête d'entraînement non annulaire, mais dans ce cas, la tête devra être déconnectée de la tarière et remontée le long du mât ou effacée latéralement avant l'introduction de l'armature. E. SEQUENCE DES OPERATIONS -E l. FORAGE a) Le forage est exécuté à l'aide de la tarière, de manière classique. Le diamètre extérieur des spires de la tarière est choisi selon les caractéristiques du terrain, et celles de la machine. Dans le cas où on veut former des zones élargies sur la hauteur de l'ouvrage, le diamètre extérieur des spires de la tarière doit être égal au diamètre des zones élargies à former. b) Si les terrains sont suffisamment tendres, on peut forer sans outil de pied. En fin de forage, l'intérieur du tube constituant l'âme de la tarière est nettoyé à l'aide d'eau, d'air comprimé, ou d'un mélange ou émulsion des deux, par exemple par l'intermédiaire du ou des tube(s) annexe(s), mentionné(s) en D 1 e ou en D 1 f ci-dessus, ou bien d'une lance de lavage. c) Si les terrains comportent des bancs durs, on fore avec l'outil de pied. L'intérieur de l'âme est alors propre. d) On peut alors remplir l'intérieur de l'âme avec du coulis, soit par le tube annexe, soit par la lance mentionnée ci-dessus. E 2. MISE EN PLACE DE L'ARMATURE
La mise en place de l'armature se fait par l'intérieur du tube formant l'âme de la tarière. Plusieurs possibilités existent pour mettre en place l'armature : a) L'armature peut être introduite à l'intérieur de l'âme creuse de la tarière à travers la bride supérieure, éventuellement couplée avec une barre d'acier lui servant de support provisoire en tête, par un système type baïonnette. La partie inférieure de l'armature est, le cas échéant, intro¬ duite et vissée dans le' filetage à entrée conique de l'outil de pied. En cas de forage sans outil de pied, l'armature peut être munie à sa base d'un système d'ancrage genre harpon, contre l'arrachement, analogue à celui décrit plus haut pour l'outil de pied. De tels ancrages peuvent être disposés de place en place le long de l'armature, à la fois pour s'opposer à l'arrachement et pour servir de centreurs. Après dévissage, déboîtement ou chasse de l'outil de pied, et désaccouplement éventuel de la barre de support provisoire de la tête de l'armature, le couvercle de la bride de tête est refermé. b) L'armature peut être, après introduction, surmontée d'un train de tiges lisses fixé à une tête annexe restant en haut du mât. Dans ce cas, on a une garantie absolue que l'armature restera bien en place lors de la remontée de la tarière.
L'injection se fait alors soit par l'intermédiaire du train de tiges supérieur et d'une tubulure incorporée à l'armature, jusqu'à sa base, soit par le tube annexe, soit par l'espace annulaire entre l'arma¬ ture et le tube formant l'âme de la tarière. Dans les deux premiers cas, l'âme de la tarière peut ou non rester ouverte à la partie supérieure, dans le troisième cas, il faut prévoir un presse-étoupe à la partie supérieure. La tête de rotation étant annulaire, laisse un passage inté¬ rieur pour les tiges. La tarière remonte ainsi autour du train de tiges. Le désaccouplement entre train de tiges et armature se fait quand la base de la tarière est remontée suffisamment le long du mât pour dégager l'endroit de la jonction entre armature et train de tiges. c) Le train de tiges dont il est question ci-dessus peut être constitué par l'armature du trou suivant elle-même. On a alors affaire à un procédé répétitif, la machine étant chargée lors de chaque opération avec l'armature du trou suivant, connectée provisoirement à l'armature du trou en cours de réalisation. d) Si l'armature est constituée de torons de câbles ou de barres flexibles, celle-ci peut être dévidée depuis une bobine d'alimentation fixée ou non sur la machine, et passer par une poulie en tête de mât. Elle passe à travers le presse-étoupe fixé à la partie supérieure de la tubu¬ lure de connexion décrite au paragraphe D 2 c ci-dessus. L'armature est ainsi introduite dans le terrain à la demande, selon des longueurs éventuellement variables. La machine fonctionne alors à la manière d'une "machine à coudre", enfonçant des longueurs variables d'armature dans le terrain. La cisaille, fixée à la partie basse de la machine, coupe les armatures à la longueur désirée pour chacune d'entre elles. Une tête annexe, en tête de mât, assure le dévidage de l'armature continue depuis la bobine d'alimentation et son immobilisation lors de la remontée de la tarière. e) En variante aux processus a et b précédents, l'armature peut être introduite de façon simultanée au forage, selon le processus suivant : le forage est fait à chaque fois avec l'armature à l'intérieur de l'âme, soit fixée en tête, par exemple par l'intermédiaire d'une barre de support provisoire, soit fixée au pied par vissage dans l'outil de pied s'il y en a un, soit encore maintenue à sa partie supérieure par une tête annexe coulissant le long du mât en même temps que la tête principale qui entraîne la tarière. L'armature descend donc cette fois-ci en même temps que la tarière contrairement aux cas décrits en a et b ci-dessus, où l'armature était descendue après l'opération de forage.
Lorsque la tarière remonte, elle remonte autour de l'armature suivante, préalablement présentée dans l'axe de la tarière. L'utilisation du presse-étoupe cité au paragraphe D 2 c ou du tube annexe décrit au paragraphe D i e ci-dessus, permet les opérations d'injection pendant la remontée.
Si l'armature est une armature flexible déroulée depuis une bobine, la cisaille fixée à la partie inférieure du mât découpe l'arma¬ ture après la remontée de la tarière, après quoi l'extrémité de l'arma¬ ture suivante peut être éventuellement fixée à un nouvel outil de pied, si on en utilise. La machine est alors prête pour l'exécution du forage suivant. f) Le procédé permet également de construire dans le sol des ouvrages constitués par un matériau d'apport comme par exemple du béton, mortier, coulis, des agrégats ou du sable. Dans ce cas, l'armature est remplacée par le matériau en question, mis en place soit par pompage, soit par simple déversement à l'intérieur de l'âme, par l'intermédiaire d'une trémie fixée en tête de tube. g) Extension du procédé aux cas de terrains meubles surmontant un rocher ou un terrain plus dur : dans ce cas, s'il est nécessaire ou souhaitable de placer la base de l'armature (ou du remplissage en matériau d'apport) sur une certaine hauteur dans le rocher ou le terrain dur, on procède de la façon suivante : le forage à travers le terrain meuble se fait à la tarière soit ouverte à la base, soit munie à sa base, à titre d'outil de pied, de l'outil (tricône, trépan ou autre) à l'aide duquel on fera ensuite le forage dans le rocher ou le terrain dur. Dans ce dernier cas, le train de tiges de forage qui actionnera l'outil en question est éventuellement déjà présent à l'intérieur de la tarière au moment du forage des terrains meubles. Il est entraîné soit par la tête- principale, soit par une tête annexe mobile le long du mât de la machine. Après exécution du forage dans le rocher, le train de tiges est extrait et l'outil de pied peut être soit récupéré, soit laissé en place au fond du forage. Le train de tiges utilisé peut être éventuellement constitué par l'armature elle-même, si elle est suffisamment rigide pour trans¬ mettre les efforts correspondants et à condition qu'elle comporte un conduit pour le fluide de perforation (armature tubulaire par exemple). L'outil de forage est dans ce cas laissé au fond du trou, à l'extrémité de 1 'armature. E 3. CONSTITUTION DE LA GAINE AUTOUR DE L'ARMATURE
Lorsque la mise en place de l'armature est terminée, on commence à remonter la tarière. On procède alors à la mise en place par pompage ou par remplissage d'un matériau (par exemple coulis de ciment, mortier, microbéton), soit dans le tube formant âme de la tarière, autour de l'armature, soit par le tube auxiliaire décrit au paragraphe D i e ci- dessus. Le matériau en question prend alors la place laissée par le tube de la tarière autour de l'armature. Il constitue autour de celle-ci une gaine de protection et de support et de liaison au terrain environnant s'il s'agit d'un matériau durcissant (par exemple coulis, mortier ou béton).
E 4. COMPACTAGE (OU DECOMPACTAGE) MECANIQUE DU SOL AUTOUR DE L'ARMATURE a) Lors de la remontée de la tarière, et en même temps qu'on met en place la gaine décrite ci-dessus, on met en rotation la tarière dans le sens inverse au sens de forage, tout en la remontant progressi- vement. b) La vitesse de rotation inverse est au minimum celle qui correspond à un dévissage simple de l'hélice, compte tenu de la vitesse d'extraction verticale et du pas de celle-ci, en laissant en place les matériaux qui se trouvent autour du tube de la tarière entre les spires de l'hélice. Une vitesse de rotation inverse légèrement supérieure permet de compacter le terrain. Le compactage se fait par effet mécanique simple, par pression des spires de la tarière sur le terrain qu'elle emprisonne, et par effet d'entraînement du terrain meuble environnant qui a tendance par son propre poids à prendre la place des vides créés par le compactage. Des matériaux d'apport peuvent être déversés autour de la tarière en tête de forage pour compenser les tassements créés par le compactage. c) Le compactage mécanique est amélioré si on le souhaite par effet de percussion ou de vibration à l'aide des têtes spéciales décri¬ tes au paragraphe D 2 b ci-dessus. Cet effet peut être très important et augmenter considérablement le rayon d'action du compactage dans le sol. d) A l'inverse, on peut aussi par effet de la tarière, décom¬ pacter le terrain autour de l'armature, en choisissant une vitesse de rotation adéquate comparée à la vitesse de remontée. En mettant en place par l'âme creuse de la tarière soit un tube drainant, soit un remplissage de sable ou gravier, soit l'ensemble des deux, on obtient un drain à pouvoir de captage amélioré. On peut ainsi réaliser un traitement général de drainage d'un sol par l'installation d'un réseau de drains multiples de ce type. e) Des systèmes mixtes sont aussi possibles, comportant le drainage de certaines couches et le compactage des autres, selon toutes Tes "combinaisons souhaitées. f) Le compactage par percussion ou vibration est effectué soit par action de la ou des tête(s) .spéciale(s) décrite(s) au paragraphe D 2b ci-dessus sur la tarière, soit par action de la tête annexe décrite au paragraphe D 2 e sur l'armature elle-même, dans les cas décrits aux para- graphes E2 a I E 2 e et E 2 g ci-dessus, où l'armature est soit prolongée par un train de tiges, soit prolongée par l'armature suivante, soit continue.
Dans le cas où on met en vibration l'armature elle-même, on obtient un effet de compactage des matériaux constituant la gaine autour de l'armature et du sol environnant. Les deux actions (sur la tarière et sur l'armature elle-même) peuvent aussi être combinées, permettant d'ob¬ tenir le compactage maximum souhaité.
E 5. TRAITEMENT DU TERRAIN AUTOUR DE L'ARMATURE PAR INJECTION SOUS PRESSION a) Pendant l'opération de dévissage et de remontée, accompagnée du compactage mécanique du sol décrit ci-dessus, on peut procéder à une injection sous pression de coulis de ciment, mortier ou d'un autre coulis, selon la nature des terrains. b) L'injection se fait, comme la constitution de la gaine dé- crite en E 3 ci-dessus, soit par l'intérieur de l'âme de la tarière, autour de l'armature, soit par le tube auxiliaire décrit en D 1 e, soit éventuellement par les autres tubes annexes décrits en D 1 f. Il s'agit alors en principe, mais pas obligatoirement, du même matériau que celui de la gaine. Celui-ci prend la place laissée libre autour de l'armature, ainsi que celle laissée par la spire de l'hélice lors du dévissage et il pénètre dans le terrain en l'injectant. c) On obtient donc, par la combinaison des effets des opérations ci-dessus, un terrain à la fois armé, compacté mécaniquement (par effet mécanique simple et/ou par effet mécanique dynamique de percussion ou de vibration) et injecté sous pression. Le terrain est traité en place, autour de l'armature, à laquelle il est parfaitement lié, progressivement, sur toute sa hauteur. Il s'agit donc d'un procédé de traitement et renfor¬ cement du terrain particulièrement efficace et complet. Les efforts de compactage obtenus par voie mécanique et par injection se combinent et s'additionnent et il est possible d'obtenir tous les degrés de compactage désirés. c) Les vitesses de rotation et d'extraction de la. tarière, ainsi que les pression et débit d'injection de coulis, et l'importance du compactage dynamique (percussion ou vibration), peuvent être asservis, de façon à obtenir toutes les combinaisons possibles de ces paramètres, ainsi que le maintien selon des rapports constants des combinaisons de paramètres les mieux adaptées à chaque cas particulier. E 6. CREATION DE ZONES ELARGIES AUTOUR DE L'ARMATURE a) Il est possible de créer autour de l'armature des zones élargies (bulbes) constituées de matériaux d'apport (par exemple coulis, microbéton, mortier, ou matériaux granulaires de remplissage). Pour cela, il suffit de remonter simplement la tarière, sans mouvement de rotation, tout en injectant le matériau par pompage, ou bien par simple remplissage gravitaire. En cas de nécessité, on imprime à la tarière un mouvement de rotation très lent dans le sens du forage pour éviter le mélange des matériaux d'apport avec le terrain. Dans le cas d'une mise en place par pompage, le mélange constituant le matériau est préparé à l'extérieur dans une unité de mélange, de malaxage et de pompage. Il est envoyé sous pression jusqu'à la base de la tarière par une pompe d'injection, soit par l'intérieur de l'âme creuse autour de l'armature, soit par le tube auxi¬ liaire décrit en D 1 e. La pression maintenue à la base permet un remplis- sage complet du vide créé par la remontée de la tarière sur un diamètre égale au diamètre extérieur de l'hélice. Le terrain environnant est main- . tenu comprimé par la pression du fluide. Il peut être au besoin injecté sous plus forte pression si nécessaire. Les bulbes peuvent également être constitués par des maté¬ riaux drainants. b) Ce type d'élargissement peut être créé soit à la base de l'ouvrage, soit à une hauteur quelconque le long de celui-ci. Des élargissements multiples peuvent également être créés à des hauteurs quelconques, séparés par exemple par des zones de terrains compactés. c) La réalisation des zones élargies peut aussi être exécutée par un procédé dJ injection dirigée à très haute pression (procédé type "jet grouting") à l'aide de tiges spéciales descendues à l'intérieur de l'âme. Dans ce cas, le diamètre de l'élargissement peut devenir supérieur à celui de la spire de la tarière.
F. EXEMPLE DE CONSTRUCTION D'UN OUVRAGE LINEAIRE DANS LE SOL = CAS D'UN TIRANT D'ANCRAGE
Sur les figures ci-après sont représentées les différentes phases de construction dans le sol. d'un ouvrage particulier : il s'agit ici d'un tirant d'ancrage.
La figure_ _1 représente la mise en place de la machine à l'em¬ placement de l'ouvrage à exécuter. j.a_fτ_gu_re_ 2_ représente le forage de l'aide de la tarière (1), jusqu'à la profondeur de l'ouvrage définitif. La tarière est équipée d'un - outil de pied (2), destiné à permettre la traversée des bancs durs du terrain. L'outil de pied (2) est vissé par l'intermédiaire d'un filetage grossier à pas à droite sur le tube formant l'âme de la tarière. Lors du vissage, le filetage est graissé, ce qui facilitera son dévissage ultérieur. Lors de l'opération de forage, la tarière tourne à droite (dans le sens des aiguilles d'une montre). L'outil de pied porte sur sa face supérieure, un filetage femelle à gros filets à droite surmonté d'un alésage conique.
La figure 3 représente la mise en place de l'armature (3), à l'intérieur du tube formant l'âme de la tarière, par l'intermédiaire de la tubulure axiale (4) surmontant la tête de rotation annulaire (5). Avant la mise en place de l'armature, le tube formant l'âme de la tarière a été préalablement rempli de coulis de ciment, soit par une lance descendue à l'intérieur du tube, soit par un tube auxiliaire de petit diamètre courant le long d'une génératrice du tube formant l'âme. L'arma¬ ture, qui est ici une simple barre d'acier à haute résistance, est munie à son extrémité inférieure d'un embout portant un filetage à gros filet à droite. Lorsque l'armature a été descendue au fond du tube, son extrémité filetée est introduite dans le filetage femelle de l'outil de pied, guidée par l'alésage conique surmontant celui-ci. Le vissage de l'arma¬ ture sur l'outil de pied est réalisé, après quoi, er. continuant de faire tourner l'armature vers la droite (dans le sens des aiguilles d'une montre), on provoque le dévissage de l'outil de pied, qui se désolida¬ rise du tube de la tarière.
_La_figure_4 représente la création d'un élargissement (6) à la partie inférieure de l'ouvrage, au droit de la zone de scellement du tirant dans le terrain. L'élargissement est obtenu en remontant simplement la tarière, tout en envoyant du coulis de ciment sous pression par l'in¬ termédiaire de la tubulure en col de cygne (7) située au-dessus de la tête de rotation. Pendant cette opération, l'armature reste au fond du forage tandis que la tarière remonte. Le diamètre de l'élargissement créé (bulbe d'ancrage du tirant) est égal au diamètre extérieur de la spire hélicoïdale de la tarière. Le terrain autour de l'élargissement est maintenu en compression par la pression du coulis pompé par une pompe d'injection.
L_a_fi_gu_re_ 5_ représente le compactage et le traitement par injection du terrain (8), autour de l'armature, sur une hauteur de quelques mètres au-dessus de l'élargissement réalisé en partie basse. Le compactage se fait par voie purement mécanique, par rotation de la tarière en sens inverse du sens de forage, au fur et à mesure de sa remontée, et par effet dynamique par l'action des chocs ou des vibrations exercés par la tête rotation-percussion ou rotation-vibration (5) située au sommet de la tarière et par injection sous forte pression de coulis de ciment dans le terrain par l'intermédiaire de la tubulure (7). La zone de terrains compactés, au-dessus de l'élargissement formant l'ancrage du tirant, sert à transmettre au terrain environnant les efforts exercés par la partie haute de l'élargissement par "effet de pointe renversée", par analogie avec "l'effet de pointe" vers le bas exercé sur le sol par la base d'un pieu travaillant en compression et par opposition à l'effet de "frottement latéral" qui s'exerce le long de la surface de contact entre le fût de la zone élargie et le terrain. Il est à noter que la création d'une zone élargie en partie basse améliore considérablement la capacité de l'ancrage, car l'augmentation du diamètre améliore d'autant l'effet de "frottement latéral", tout en permettant le développement d'un "effet de pointe renversé" important. L'amélioration obtenue serait équivalente dans le cas d'un pieu ou micropieu travaillant en compression. Un pieu-tirant, travaillant tantôt en compression, tantôt en traction, bénéficie de l'amélioration dans les deux sens. JLa_fi_g_ure _6 représente un simple remplissage de l'espace annu¬ laire (9) autour de l'armature,correspondant à l'emplacement précédemment occupé par le tube formant l'âme de la tarière, par du coulis de ciment. On a supposé que sur la partie supérieure de l'ouvrage, correspondant à la longueur libre du tirant, le terrain n'avait plus besoin d'être compacté. Il est évident que le compactage peut toujours être réalisé si on le désire, par exemple s'il s'agissait de garantir l'armature contre le risque de flambement s'il s'agissait d'un micropieu.
_La_f gu_re_ 7_ représente le tirant terminé, avec son armature (3), sa zone d'ancrage à la base (6), sa zone de terrain compacté mécaniquement et par injection (8) et sa hauteur libre simplement entourée d'une gaine de protection (9).
Ce type de tirant, installé en peu de temps, en une suite d'opé¬ rations simples et efficaces, est particulièrement bien ancré dans le sol et capable de grandes performances. G. DOMAINES D'UTILISATION DE PROCEDE a) Le procédé est utilisable industriellement pour :
1. le compactage et le traitement par injection des sols,
2. le drainage des sols,
3. la construction d'ouvrages linéaires dans le sol, munis ou non d'une armature, et pour lesquels l'état de compactage du sol autour de l'ouvrage doit être contrôlé ou modifié,
4. la construction d'ouvrages plans dans le sol (voir ci-après paragra¬ phe I). b) Le compactage, le drainage, ou des traitements mixtes peuvent s'appliquer à des aires importantes de terrain, par exemple s'il s'agit de traiter le sol de fondation avant la construction d'un ensemble de bâtiments ou d'ouvrages d'art, ou bien s'il s'agit de stabi¬ liser un volume de terrain donné, par exemple pour s'opposer à un risque de glissement ou pour modifier les caractéristiques de poussée ou de butée derrière un ouvrage. Dans ce cas, le terrain, compacté mécaniquement et injecté, peut être muni d'armatures résistant à la compression ou à la traction, ou bien de drains. Il s'agit alors d'un terrain compacté, injecté et armé, ou bien d'un terrain décompacté et drainé.
5 Le maillage du traitement (distance entre forages voisins) est défini en fonction de la nature et des caractéristiques du terrain, du résultat à obtenir, et du rayon d'action de chaque traitement unitaire. L'armature introduite est soit métallique ou plastique, soit un simple remplissage de matériaux rapportés. Les tassements en tête de
10 forage dûs au compactage sont compensés par des apports de matériaux. Des bulbes de matériaux ou de microbéton ou autre coulis peuvent être créés à des hauteurs diverses. L'amélioration des caractéristiques des sols obtenue par ce procédé peut être considérable. Dans tous les cas, l'asservissement entre vitesse de rotation et de remontée de la tarière,
15 importance du compactage dynamique (percussion ou vibration) et les débits et pression d'injection ou d'introduction de matériaux de remplis¬ sage permet le contrôle total du traitement. c) En ce qui concerne les applications du procédé à la construc¬ tion d'ouvrages linéaires dans le sol avec traitement du terrain autour
20 de l'ouvrage, on peut citer, à titre d'exemples non limitatifs :
1. Les pieux ou micropieux : pour lesquels la création d'un bulbe à la base augmente la force portante, et le compactage du terrain autour du fût s'oppose aux risques de flambement en partie haute, tout en améliorant la portance par frottement latéral le long du fût. En cas de présence de
25 terrains compressibles au-dessus de la zone de fondation, le compactage réalisé en partie supérieure s'oppose au développement ultérieur de frottements négatifs.
2. Les tirants d'ancrage : pour lesquels la création d'un bulbe à la base augmente la résistance de l'ancrage par augmentation du frottement latéral,
^ et par création d'un "effet de pointe renversé", et le compactage du terrain au-dessus de la zone d'ancrage permet la transmission au terrain environnant, lui-même traité et compacté, des efforts d'ancrage.
Signalons que dans le cas des micropieux ou tirants, on peut introduire comme armature soit le tirant ou le micropieu lui-même,
2 préalablement préfabriqué, et comportant ou non un tube à manchettes classique pour une réinjection ultérieure, soit un tube, métallique ou plastique, muni ou non de manchettes d'injection (tube à manchettes), autour duquel on crée une gaine de coulis ou de matériau d'apport lors de la remontée de la tarière. Ce tube peut être utilisé- à des fins di¬ verses :
- il peut servir comme organe de protection de l'armature descendue 5 ensuite à l'intérieur,
- il peut lui-même constituer le tirant ou le micropieu,
- il peut servir à une injection complémentaire s'il est muni de manchettes.
Dans ce dernier cas, l'armature interne du tirant ou du micro- lOpieu devra être introduite par la suite, après l'injection complémentaire à travers les manchettes. Le tube et/ou l'armature peuvent dans certains cas être descendus à une profondeur partielle dans le forage, par exemple jusqu'au sommet d'un bulbe en matériaux granulaires ou en béton créé à la base de 1 'ouvrage.
153. Les forages d'injection : munis de tubes, par exemple des tubes à man¬ chettes. Pour ces forages, le réglage du degré de compactage du terrain autour du tube à manchettes par exemple, en même temps que Ta constitution progressive et contrôlée de la gaine de coulis plastique sur toute la hauteur de la zone à injecter, au fur et à mesure de la remontée de la
20tarière, permet une amélioration très importante et un contrôle rigoureux de la gaine créée et de ses conditions de liaison avec le terrain environ¬ nant. La possibilité d'opérer une préinjection du terrain lors de la remontée de la tarière peut être un avantage considérable, par exemple s'il s'agit d'un terrain présentant des vides ou des zones décomprimées.
25 Dans le cas où l'injection doit comporter deux ou plusieurs phases, par exemple la première avec un coulis de ciment et la seconde avec des gels chimiques, on peut exécuter la première phase au coulis de ciment directement par l'intérieur de la tarière ou le tube annexe D i e, la deuxième phase seule étant exécutée ultérieurement par les tubes à
30manchettes.
4. Les drains ou piézomètres : pour lesquels la création d'une zone de terrain décomprimé autour de l'ouvrage, conjointement avec la mise en place d'un massif de matériau filtrant (sable ou gravier) autour du tube, améliore à la fois le pouvoir de captage et celui de filtration
35des éléments fins. On .peut installer des piézomètres ou des drains multiples, en décomprimant les terrains au droit des couches à capter et en comprimant et injectant les terrains au droit des couches à masquer. 5. Les forages de captage d'eau : pour lesquels les deux effets précé¬ dents sont encore plus essentiels. Il est à noter que dans le procédé décrit, le forage se fait sans utilisation de boue de forage, bentoni- tique ou autre. On évite donc à la fois toute pollution des nappes aquifères à capter et tout effet de colmatage du terrain ou voisinage des parois du forage. Au contraire, on assure un décompactage du terrain entourant le massif filtrant, facilitant ainsi grandement le développe¬ ment et le pouvoir captant de l'ouvrage.
Comme pour les piézomètres et drains, on peut installer des ouvrages de captage composites, en décomprimant les terrains au droit des couches à capter, et en comprimant et injectant les couches à masquer.
Des zones de captage élargies, avec massif drainant de plus grande épaisseur, peuvent être créées à différentes hauteurs le long de 1 Ouvrage.
6. Les appareils de mesure : il peut s'agir d'appareils divers comme des inclino ètres, des tassomètres, des piézomètres ponctuels à cellule de mesure, ou tout autre type d'appareil nécessitant, outre l'installation de l'appareil lui-même et d'une gaine éventuelle en matériau d'apport, le réglage du degré de compacité (ou d'imperméabilité) du terrain a oisinant à une valeur convenable.
7. Autres ouyrages : le procédé peut s'appliquer à tout ouvrage linéaire dans le sol nécessitant une combinaison quelconque, et pouvant varier le long de sa hauteur, des différents paramètres déjà mentionnés : présence ou non d'une armature, enrobage par une gaine en matériau durcissable ou matériau d'apport, compactage ou décompactage du terrain autour de l'ouvrage, injection sous pression. H. DISPOSITIF DE LIAISON DES ARMATURES AVEC L'OUVRAGE EXTERIEUR
Pour pouvoir exécuter des ouvrages tels que micropieux ou tirants par le procédé décrit précédemment, et si ces ouvrages doivent être exécutés à travers une dalle, un mur ou un ouvrage en béton armé déjà construits, on doit pouvoir introduire la tarière à travers l'ouvrage, ce qui nécessite un passage de diamètre beaucoup plus grand que le diamètre de l'armature à mettre en place. De plus, il faut pouvoir réa¬ liser la continuité de la protection d'étanchéité dans le cas où il doit y avoir une nappe d'eau sous pression sous la dalle ou l'ouvrage, ou à l'extérieur du mur, au stade définitif après la construction de l'ouvrage. H 1. CAS D'UNE ARMATURE TRAVAILLANT EN TRACTION (TIRANT D'ANCRAGE) a) La tête de tirant spéciale nécessaire est représentée sur la figure 8. Elle comporte :
- un bouchon conique (11) en béton préfabriqué ou en béton coulé en place (armé d'une frette et d'une armature serrée),
- une collerette (12) soudée sur le tube (13) de protection extérieure du tirant, sur laquelle viendra prendre appui le raccord d'étanchéité (15),
- un lit de sable (ou béton de première phase) (14) sur lequel prendra appui la collerette (12), - un raccord d'étanchéité (15), permettant de connecter la membrane d'étanchéité générale (16) de l'ouvrage sur le tube (13) de protection du tirant. Le raccord d'étanchéité est soit collé, soit simplement posé sur la collerette (12),
- une couche de béton de protection du raccord d'étanchéité (17). b) La tête d'étanchéité spéciale peut être soit construite dans l'épaisseur de la dalle, du mur ou de l'ouvrage, comme représenté sur la figure 8, soit construite partiellement en surélévation par rapport au nu de l'ouvrage en béton, comme représenté sur la figure 9, de façon à assurer une bonne transmission des efforts de traction à l'ouvrage en béton. Elle peut .comporter un évidément permettant la mise en place d'une tête de tirant ne dépassant pas le nu extérieur du béton, comme représenté sur la figure 10. c) Pendant le forage, la mise en place de l'armature et des matériaux et l'extraction de la tarière, une fourrure (tube métallique amovible muni d'une collerette d'appui en tête), protège la membrane d'étanchéité générale, retournée le long des parois de l'avant-trou dans le béton. d) Le bouchon conique supérieur, s'il est réalisé en béton préfabriqué, peut être ou non collé à la résine à l'intérieur de la réser- vation correspondante de l'ouvrage en béton. S'il n'est pas collé, il peut rester amovible, permettant alors une réparation éventuelle du tirant (par exemple surforage) en cas.de nécessité. H 2 . CAS D'UNE ARMATURE TRAVAILLANT EN COMPRESSION (PIEU OU MICROPIEU)
Dans ce cas, représenté sur la figure 11, le bouchon conique (11) en béton préfabriqué ou en béton coulé en place, est situé à la partie inférieure de l'ouvrage, soit dans l'épaisseur de celui-ci comme représenté sur la figure, soit partiellement en saillie vers le bas, de façon à assurer une bonne transmission des efforts de compression à l'ouvrage en béton. Le raccord d'étanchéité (12) est simplement posé (ou collé) sur la face supérieure du bouchon conique (11). Il est surmonté d'un béton de protection (13) coulé en dernier lieu, et dont la forme peut être légèrement conique s'il faut supporter des sous-pressions hydro¬ statiques importantes.
H 3. CAS D'UNE ARMATURE POUVANT TRAVAILLER ALTERNATIVEMENT EN COMPRESSION OU EN TRACTION
La tête de pieu-tirant, combinaison des deux cas précédents, est alors doublement conique, l'étanchéité étant raccordée sur un tube de protection de l'armature muni d'une collerette posée sur la face supérieure du bouchon inférieur. Elle est représentée sur la figure 12.
I. APPLICATION DU PROCEDE AU CAS DES OUVRAGES PLANS I.l - ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans l'état actuel de la technique, on réalise le plus souvent un ouvrage plan dans le sol soit par substitution, soit par injection. Par exemple, s'il s'agit de créer un mur de soutènement dans le sol avant l'ouverture d'une fouille, on creuse une tranchée dans le sol et l'on remplace ceîui-ci par exemple par du béton armé (procédé de la paroi moulée). S'il s'agit de créer un mur étanche dans le sol, on procède soit comme ci-dessus, soit par injection. Si la fouille ou le talus existent déjà ou s'ils sont en cours d'exécution et nécessitent un soutènement, on procède le plus souvent à un revêtement de surface (béton projeté ou béton banché), ancré ou non dans le sol par des tirants scellés dans celui-ci .
S'il s'agit de réaliser un voile de drainage, on installe par exemple un réseau de drains linéaires, ou plus rarement, on construit une tranchée drainante en remplaçant le sol par un matériau drainant, Tous ces procédés sont essentiellement basés sur l'emploi d'é¬ léments étrangers au sol que l'on introduit à la place du terrain d'ori¬ gine (béton, soutènements divers) ou dans celui-ci (coulis d'injection, drains, tirants, etc).
Le procédé proposé ici vise à constituer l'ouvrage plan (ouvrage de soutènement, d'étanchéité, de drainage ou composite) par la masse du terrain lui-même, convenablement traité dans ce but. 1.2 - PRINCIPE DU TRAITEMENT
Il consiste à constituer l'ouvrage par le sol lui-même, soumis aux traitements suivants :
a - S'il s'agit d'un ouvrage de soutènement et/ou d'étanchéité, le sol est :
1. compacté mécaniquement
2. injecté
3. armé.
Le compactage est obtenu par effet mécanique simple, combiné éventuel- lement avec des effets de percussion et/ou de vibration. L'armature est enrobée d'une gaine qui la solidarise au sol. Elle peut jouer un rôle passif ou actif (précontrainte), b - S'il s'agit d'un ouvrage de drainage, le sol est : 1. décompacté mécaniquement 2. équipé de drains et/ou de puits de pompage
3. les équipements sont entourés de massifs filtrants, avec création éventuelle de bulbes élargis.
La caractéristique essentielle du procédé réside dans le fait que le terrain lui-même est profondément remanié et modifié par les transformations qu'on lui fait subir par la combinaison des effets précédents, et qu'après ce traitement réalisé à l'intérieur du volume de l'ouvrage plan à construire, il constitue cet ouvrage lui-même. 1.3 - MODE D'APPLICATION A. CAS DES OUVRAGES DE SOUTENEMENT
Dans le cas des ouvrages de soutènement, par exemple des murs de soutènement verticaux ou inclinés, il s'agit essentiellement d'obte¬ nir une masse de sol compacté mécaniquement, injecté et armé, et éven¬ tuellement précomprimé, capable par ses nouvelles caractéristiques après traitement, de résister aux efforts de poussée des terrains, et éventuellement de l'eau, qu'elle devra retenir.
Les éléments essentiels du traitement sont les suivants : a - Le terrain est compacté mécaniquement, par simple effet mécanique des spires de la tarière, comme expliqué aux paragraphes E4a et E4b ci-dessus. Ce compactage mécanique simple est complété au besoin par effet de percussion et/ou par effet de vibration, agissant sur la ta¬ rière au cours de sa remontée et/ou sur l'armature elle-même, comme expliqué aux paragraphes E 4 c et E 4 f ci-dessus. L'effet de ce compactage est de modifier les caractéristiques du sol, lui permettant de transmettre des efforts plus importants tout en réduisant les déformations correspondantes de la masse de sol. Les tassements initiaux au moment du compactage peuvent être compensés par des apports de matériaux, soit en phase solide (par exemple agrégats, sable, gravier, etc), soit en phase liquide (par exemple mortier, béton, coulis, etc), introduits soit en tête de forage autour de la tarière, soit au coeur même du massif de terrain, par l'intérieur de l'âme creuse de la tarière, ou bien par l'intermédiaire du tube annexe spécial décrit au paragraphe Die ci-dessus. L'introduction du ou des matériaux d'apport peut être réalisée par une combinaison quelconque des trois moyens ci-dessus. b - Le terrain est traité par injection sous pression, comme expliqué au paragraphe E5.
Ce traitement par injection complète et renforce l'effet du compactage décrit ci-dessus, permettant d'obtenir selon les cas des caractéristiques mécaniques du terrain traité très largement supérieures à leurs valeurs initiales.
De plus, dans le cas des soutènements devant assurer la rete¬ nue de l'eau en plus de la résistance à la poussée des terres, l'injec- tion permet dans certains cas de constituer un mur de terrain à la fois étanche et résistant. c - Le terrain est armé, c'est-à-dire qu'il est muni d'armatures selon une maille correspondant à la maille du traitement ou à une maille multiple de celle-ci. Les armatures sont liées au terrain par une gaine qui les solidarise avec celui-ci.
Le mode de mise en place des armatures et de la gaine est expliqué aux paragraphes E2 et E3 ci-d?ssus.
Les armatures peuvent être constituées d'éléments métalliques, plastiques ou d'autres matériaux, ou même des remplissages en matériaux d'apport, mis en place en phase solide (par exemple graviers, béton sec) ou liquide (par exemple béton, mortier, microbéton, etc). Des zones élargies de la gaine ou du remplissage en matériaux d'apport peuvent être créées à certains endroits du traitement, comme expliqué au paragraphe E6,
Le rôle des armatures peut être multiple : 1. Elles peuvent travailler en compression, en traction et/ou en cisaillement, en liaison avec le terrain auquel elles sont liées par l'intermédiaire de la gaine qui les entoure : dans ce cas, elles constituent un renforcement du terrain et participent en tant que telles à l'amélioration de ses caractéristiques mécaniques. 2. Elles peuvent servir à transmettre des efforts, dans leur axe, à la périphérie de la masse de sol traitée : dans ce cas, elles travaillent par exemple en micropieux, transmettant des efforts de compression vers la base de l'ouvrage, ou bien en tirants, permettant l'ancrage de l'ouvrage dans le sol à la périphérie de celui-ci. 3. Ces effets peuvent être combinés. De plus, les armatures peuvent être utilisées pour réaliser une précontrainte du terrain, par ancrage dans le sol au voisinage ou sous l'ouvrage et mise en tension par appui sur un organe de répartition situé à l'extrémité libre. Dans un tel cas, le sol est non seulement compacté, injecté et armé, mais il est aussi précomprimé, ce qui peut être utile dans les cas où on veut éviter l'apparition de contraintes de traction dans le massif du sol traité. d - Les différents effets ci-dessus (compactage, traitement par injec¬ tion, armature, précompression du terrain) peuvent être utilisés selon toutes les combinaisons souhaitables, selon les cas, en mettant en oeuvre soit la totalité des effets, soit une partie d'entre eux seule¬ ment. e - L'importance relative des différents effets entre eux peut être asservie à l'aide de dispositifs d'asservissement sur la machine de mise en oeuvre et son unité d'injection associée, la valeur relative des différents paramètres pouvant varier selon les différentes zones de l'ouvrage à constituer. B - CAS DES OUVRAGES D'ETANCHEITE
Dans le cas des ouvrages destinés uniquement à l'étanchéité, par exemple les murs ou voiles etanches dans le sol, ou les radiers etanches dans le terrain sous une fouille, les deux effets principa¬ lement utilisés sont le compactage mécanique du sol et l'injection sous pression de celui-ci.
On peut associer à ce traitement l'armature du sol, par exemple par des tubes à manchettes qui peuvent servir à exécuter des injections complémentaires ultérieures, partout où le besoin s'en ferait sentir, comme décrit au paragraphe Gc3 ci-dessus. C - CAS DES OUVRAGES MIXTES SQUTENEMENT-ETANCHEITE
On utilise une combinaison des traitements décrits en A et B ci-dessus.
D - CAS DES OUVRAGES DE DRAINAGE
Dans le cas des ouvrages destinés au drainage, par exemple des murs ou rideaux drainants dans le sol, ou des radiers drainants (couche de terrain drainante sous le radier d'un ouvrage), il s'agit essentiellement d'obtenir une masse de sol décompacté et équipée de drains et/ou puits de pompage entourés de massifs filtrants.
Les éléments essentiels du traitement sont les suivants : a - Le terrain, est décompacté'mécaniquement, comme expliqué au para¬ graphe E4 ci-dessus. b- Le terrain, est équipé de drains et/ou de puits de pompage, comme expliqué aux paragraphes Gc4 et Gc5.
Les équipements sont normalement des tubes crépines métalliques ou plastiques, mais peuvent être aussi, dans le cas des drains en parti¬ culier, des colonnes de matériaux d'apport drainant (agrégats, graviers ou sable par exemple), comme expliqué au paragraphe E2f.
Des tubes piézométriques sont installés aux endroits nécessaires. c - Des massifs filtrants en matériaux d'apport sélectionnés sont constitués autour des tubes d'équipement des drains et/ou des puits de pompage, le long de la hauteur des terrains à capter. d - Des élargissements des massifs drainants (bulbes drainants) sont créés aux endroits propices (par exemple à la base des drains ou des puits de.pompage), comme indiqué au paragraphe E6 ci-dessus. E - CAS DES OUVRAGES COMPOSITES SOUTENEMENT-DRAINAGE a - Lorsqu'on cherche à réaliser un ouvrage de soutènement en vue par exemple de l'excavation d'une fouille, on se trouve souvent confronté à la présence d'une nappe d'eau ou de venues d'eau dans le terrain à soutenir. Si l'ouvrage de soutènement envisagé est étanche, par exemple s'il s'agit d'un rideau de palpianches ou d'un mur de béton, il faut que celui-ci résiste à la poussée de l'eau en plus de la poussée des terres.
Le présent procédé permet de réaliser des ouvrages composites comportant une partie destinée au soutènement et une partie drainante. Cette dernière collecte les eaux en provenance du terrain et permet de rabattre la nappe à l'arrière de l'ouvrage de soutènement, supprimant ainsi la poussée hydrostatique de l'eau du terrain sur l'ouvrage. On obtient ainsi un ouyrage bi-couche soutènement-drainage. Ce procédé est évidemment applicable aux cas où il est possible sans inconvénient de rabattre la nappe à l'arrière de l'ouvrage. Il s'applique tout particulièrement au cas où la perméabilité des terrains à l'arrière de l'ouvrage est relativement faible, car dans ce cas on peut s'affranchirde la poussée de l'eau sur l'ouvrage de soutènement moyennant une faible extraction d'eau. b - En ce qui concerne l'extraction de l'eau, celle-ci peut être faite soit à l'aide de pompage dans des puits de pompage, soit par exutoire latéral s'il en existe, soit en perçant des drains subhorizontaux depuis la fouille pour faire communiquer la partie drainante de l'ou- vrage de soutènement avec celle-ci, ou encore depuis des puits maçonnés situés de place en place le long du mur drainant, c- On peut construire par ce procédé aussi bien des murs bi-couches soutènement-drainage, verticaux ou inclinés, que des radiers horizon¬ taux bi-couches, par exemple radier en terrain compacté-injecté-armé- ancré par tirants combiné avec une couche drainante située en dessous ou au-dessus de la précédente. d - On peut aussi construire des murs mixtes soutènement-drainage, par exemple en traitant en soutènement la partie supérieure et en drainage la partie inférieure du mur. F - CAS DES OUVRAGES COMPOSITES ETANCHEITE-DRAINAGE
Le même procédé des murs bi-couches ou mixtes et des radiers bi-couches peut être appliqué aux ouvrages composites devant permettre de réaliser l'étanchéité d'un terrain au droit d'un écran et son drainage à l'aval de celui-ci.
Dans ce cas, la partie drainante du bi-couche est située non plus à l'amont, mais à l'aval de la partie étanche. G. - OUVRAGES COMPLEXES SOUTENEMENT-ETANCHEITE-DRAINAGE-TRAITEMENT
DES TERRAINS
Toutes les combinaisons des cas précédents sont envisageables, le procédé permettant de réaliser tous les murs, écrans et radiers bi-couches ou multi-couches en sol traité qu'il peut être intéressant 0de réaliser. De même, le procédé peut s'appliquer à une combinaison quelconque d'ouvrages plans comme ci-dessus, avec des traitements de masse et des ouvrages linéaires comme décrit dans la demande de brevet principale, ou à une combinaison quelconque des ouvrages précédents avec des ouvrages classiques. -51.4-EXEMPLES D'OUVRAGES PLANS EXECUTES PAR LE PROCEDE
Les exemples suivants ne sont qu'une illustration du procédé et ne constituent pas une liste exhaustive de ses possibilités. Le procédé s'applique dans tous les cas où l'on veut construire des ouvrages en sol traité en appliquant la technique objet de la demande 0de brevet principale.
A - MUR DE SOUTENEMENT EN SOL COMPACTE-INJECTE-ARME (TRAITEMENT VERTICAL)
La figure 13 représente un mur de soutènement en sol compacte- injecté- armé réalisé avant l'excavation de la fouille (21). Le 5traitement est ici exécuté par trois lignes de forages (22), traités selon le présent procédé. Dans, chaque forage, on introduit une armature, qui est ici par exemple une simple barre d'acier à haute résistance. Les armatures sont entourées de gaines de coulis de ciment ou de mortier qui les solidarisent au terrain. Le 0terrain lui-même, autour de l'armature et de la gaine, est compacté .nécaniquement, par effet mécanique simple, complété éventuellement par des effets de percussion et/ou de vibration. Il est injecté sous pres¬ sion par exemple à l'aide d'un coulis de ciment.
Le terrain ainsi constitué possède ensuite des caractéris- 5tiques telles qu'il peut assurer le soutènement du terrain à l'état naturel situé à- l'arrière. B - MUR DE SOUTENEMENT EN SOL COMPACTE-INJECTE-ARME (TRAITEMENT INCLINE)
Cet exemple, représenté sur la figure 14, est similaire à l'exemple précédent, sauf que les forages de traitement, obliques par rapport à la surface de l'excavation, sont exécutés au fur et à mesure de la progression de l'excavation.
On peut aussi réaliser des traitements inclinés, analogues à ceux décrits en A par des forages parallèles à la surface de la future excavation, en cas de fouilles inclinées (en talus). Ç - MUR DE SOUTENEMENT EN SOL COMPACTE-INJECTE-ARME-PRECOMPRIME
Les figures 15, 16 et 17 représentent des murs de soutènement similaires aux précédents, mais pour lesquels on désire ajouter aux trois effets de compactage, d'injection et d'armature du terrain, une précompression de celui-ci par mise en précontrainte de .tirants ancrés dans le sol sous l'ouvrage ou à l'arrière de celui-ci.
Dans l'exemple représenté, certains forages (22) sont simple¬ ment équipés d'armatures passives, alors que certains autres (23) sont équipés de tirants d'ancrage actifs, scellés sous l'ouvrage ou à l'arriè¬ re de celui-ci, dans des bulbes élargis (24) en coulis de ciment ou en mortier. Les tirants sont mis en tension, avant ouverture de la fouille ou au fur et à mesure de son excavation, sur des ouvrages de répartition (25), continus ou discontinus, placés en surface. D - MUR BI-COUCHE SOUTENEMENT-DRAINAGE
Les figures 18, 19 et 20 représentent des exemples de murs bi- couches soutènement-drainage exécutés selon le principe exposé au paragraphe I.3F ci-dessus.
Le mur bi-couche se compose de deux parties :
1. Un mur en sol compacté-injecté-armé (et éventuellement précomprimé), situé côté fouille, et destiné au soutènement. Ce mur est réalisé à l'aide de forages (22)ou(23), comme expliqué ci-dessus.
2. Un mur drainant situé à l'arrière, exécuté comme expliqué au paragraphe I.3Dci-dessus, à l'aide de drains et/ou de puits de pom¬ page (.26) , entourés de massifs filtrants(27) et de sol décomprimé (28), avec création dans le cas présent de bulbes drainants élargis (29) à la base. L'extraction de l'eau en vue du rabattement de la nappe à l'arrière de l'ouvrage de soutènement se fait soit par pompage dans certains forages du mur drainant, comme représenté sur la figure 18 soit par évacuation à travers des drains subhorizontaux (30) percés depuis la fouille et venant capter l'eau collectée par le mur drainant, comme représenté sur la figure 19, soit encore par des exutoires latéraux naturels s'il en existe ou artificiels (par exemple des puits maçonnés situés de place en place le long du mur drainant).
La figure 20 représente un mur mixte de soutènement-drainage dans lequel la partie inférieure des forages situés côté terrain est traitée en drainage, la partie supérieure étant traitée en consolidation. Les armatures, qui sont dans ce cas tubulaires, sont crépinées en partie inférieure et permettent le drainage de la partie basse. E -- EXEMPLE D'OUVRAGE COMPOSITE DE SOUTENEMENT-DRAINAGE De multiples configurations peuvent être adoptées pour réali¬ ser des ouvrages de soutènement, associés ou non avec un drainage, selon le présent procédé.
La figure 21 représente un exemple d'un tel ouvrage. Dans le cas représenté, un mur incliné avant (32) constitué de terrain armé- compacté-injecté-précomprimé par tirants ancrés dans le sol sous-jacent, est complété par un réseau de tirants précontraints inclinés dans l'autre sens (33). L'ensemble des tirants est mis en tension sur une dalle de répartition (25) située en surface. Un mur drainant (34) assure le rabattement de la nappe à l'arrière de l'ouvrage. Le rabatte- ment est complété en fond de fouille par un simple réseau de puisards (35). F - OUVRAGE D'ETANCHEITE-DRAINAGE
La figure 22 représente un mur bi-couche d'étanchéité-drainage destiné à 1 'étanchéification d'une digue. Dans cet exemple, la partie amont du bi-couche est un mur d'étanchéité (36) en terrain compacté, injecté et muni de tubes à manchettes pour des réinjections ultérieures éventuelles. La partie aval du bi-couche est un mur drainant (37), l'évacuation des eaux collectées par le mur drainant étant assurée par un réseau de drains subhorizontaux (38) débouchant dans un caniveau au pied aval de la digue. G - EXEMPLES DE RADIERS BI-COUCHES
Les figures 23 et 24 représentent des exemples de radier bi-couches exécutés selon le présent procédé.
Les deux exemples concernent l'exécution d'une fouille (39) dans un terrain aquifère. L'excavation est supposée faite à l'abri de murs de soutènement en terrain armé-compacté-in ecté-et éventuellement précomprîmé (40), ou éventuellement de murs bi-couches soutènement- drainage (voir D ci-dessus).
Le traitement du radier est normalement exécuté depuis le 0 niveau du sol avant terrassement, et en tout cas depuis un niveau situé au-dessus du niveau rabattu de la nappe s'il y a un rabattement.
Dans l'exemple représenté sur la figure 23, la partie infé¬ rieure du radier bi-couche est drainante : elle est constituée par une série de bulbes en matériaux drainants (41) (agrégats, sable ou graviers 5 par exemple) entourant des tubes crépines de captage (42). Dans la par¬ tie supérieure du bi-couche, les tubes (43) prolongeant les tubes ' crépin s (42) ci-dessus sont pleins. Ils sont entourés de terrain compacté mécaniquement et injecté (44).
Lors de l'excavation de la partie inférieure de la fouille, 0 on extrait par pompage l'eau collectée dans la partie inférieure du bi-couche, ce qui réduit ou supprime la sous-pression hydrostatique sous la partie supérieure.
Dans l'exemple représenté sur la figure 24, la disposition est inverse : la partie inférieure du bi-couche(45) est constituée en sol 5 armé-compacté-injecté. Elle joue le rôle d'un radier d'étanchéité et devra s'opposer à la pression hydrostatique agissant à sa sous-face. La partie supérieure du bi-couche (45) ast drainants.Elle peut servir par exemple à constituer un radier drainant sous l'ouvrage définitif.
Il est à noter que dans les exemples décrits, les deux parties 0 du radier bi-couche peuvent être exécutées à l'aide des mêmes forages, en une séquence unique d'opérations rapides, comme expliqué au para¬ graphe E4e ci-dessus.
Dans ce cas, les armatures peuvent éventuellement jouer un rôle composite, permettant le drainage des parties à drainer et le renforcement des parties à armer.
1.5 - DISPOSITIF DE LIAISON DES ARMATURES AVEC UN OUVRAGE EXTERIEUR
Voir paragraphe H ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé pour le compactage des terrains et la construction d'ouvrages linéaires dans le sol enrobés de terrain compacté ou décom¬ pacté éventuellement liés à des ouvrages de superstructure, au moyen d'un outil à âme tubulaire creuse, par exemple une tarière, caractérisé par ce qu'il réalise, en une séquence d'opérations exécutées au cours d'un seul cycle de descente et de remontée de l'outil, l'ensemble des opérations suivantes, ou un nombre limité d'entre elles seulement : a. Forage du sol meuble, avec possibilité de traverser des couches dures et/ou de prolonger le forage dans un terrain dur ou un rocher sous-jacent. b. Mise en place d'une armature, d'un équipement métallique ou plastique ou d'un matériau rapporté. c. Constitution d'une gaine de coulis, de mortier ou de maté- riau rapporté autour de l'armature ou de l'équipement métallique ou plastique. d. Compactage mécanique du- sol (ou décompactage) autour de l'armature ou de la gaine, à la fois par effet mécanique pur et/ou par effet de vibration ou de chocs. e. Injection du sol sous pression autour de l'ouvrage, f. Création de zones élargies de l'ouvrage, remplies de matériau d'apport, avec éventuelle mise en compression et/ou injection du terrain autour des parois de l'ouvrage.
2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les opérations mentionnées en c, d, e, et f, de cette revendication peuvent être exécutées après mise en place de l'armature ou de l'équipement métallique ou plastique et autour de ceux-ci ou en même temps que la mise en place du matériau d'apport remplaçant l'armature, la mise en place de l'armature, de l'équipement ou du matériau d'apport se faisant par l'intérieur de l'âme tubulaire creuse de l'outil.
3) Outil creux pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il est muni à sa base d'un outil de pied amovible pour le forage des passages durs du terrain, destiné à être abandonné à la base du trou, muni à sa partie supérieure d'un filetage femelle surmonté d'un alésage conique faisant office de guide pour l'introduction ultérieure d'un embout à filetage mâle fixé à la base de l'armature, ou à l'inverse surmonté d'une partie en saillie à filetage mâle pour le vissage ultérieur d'un embout à filetage femelle précédé d'un alésage conique de guidage fixé à la base de l'armature.
4) Outil creux pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il est muni à sa base d'un outil de pied amovible ordinaire ou muni d'un filetage selon la revendication 3, muni de lames métalliques élastiques initialement repliées contre son fût lors de la descente, mais se déployant dans le sol et l'empêchant de remonter lors de l'extraction de l'outil creux.
5) Outil creux pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le tube formant son âme est équipé latéralement, selon une de ses génératrices, d'un tube auxiliaire débouchant à proximité de sa base soit directement, soit par l'intermédiaire d'une rampe de distribution annulaire munie d'ori¬ fices dirigés vers l'intérieur ou l'extérieur de l'âme ou vers le bas, avec éventuellement des clapets à sens d'ouverture unique, et éven¬ tuellement de plusieurs autres tubes auxiliaires débouchant à diffé¬ rentes hauteurs le long du tube.
6) Machine de forage pour la mise en oeuvre de l'outil selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'elle comporte une tête d'entraînement annulaire ou effaçable latéralement ou longitudinale- ment, pour permettre le passage de l'armature, de l'équipement ou du matériau d'apport, cette tête étant équipée d'un dispositif d'injection latérale et éventuellement surmontée dans le cas où elle est annulaire par un dispositif de presse-étoupe pour permettre le coulissement de l'outil creux autour d'un train de tiges, d'une armature ou d'un équi¬ pement métallique ou plastique sans arrêter l'injection.
7) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'armature est munie à sa base et éventuellement à différentes profondeurs le long de son fût, d'un système d'ancrage dans le sol à lames métalliques élastiques initialement repliées contre son fût lors de la descente, mais se déployant dans le sol et l'empêchant de remon¬ ter lors de l'extraction de l'outil creux, et pouvant servir aussi à assurer le centrage de l'armature dans l'axe de l'ouvrage.
8) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'armature est, après introduction dans le forage, surmontée d'un train de tiges fixé à une tête annexe restant en haut du mât de la machine, l'outil creux remontant autour du train de tiges au moment de son extraction. 9) Procédé selon les revendications 1, 2 et 8 caractérisé en ce que le train de tiges selon la revendication 8 est constitué par l'armature du trou suivant elle-même.
10) Procédé selon les revendications 1, 2, 8 et 9 caractérisé en ce que l'armature selon la revendication 9 est constituée par un ou des torons de câbles ou par une ou des barres flexibles dévidés depuis une bobine d'alimentation et passant par une poulie en tête de mât de la machine de forage, puis coupés, à l'aide d'une cisaille équipant la machine, après introduction dans le forage et soit avant, soit après remontée de l'outil creux, la tête spéciale selon la revendication 6 étant alors surmontée par une tête auxiliaire d'entraînement de l'arma¬ ture continue assurant son dévidage depuis la bobine d'alimentation et son immobilisation lors de la remontée de l'outil creux.
11) Procédé selon les revendications 1 et 2, ou 1, 2 et 8, ou 1, 2 et 9, ou 1, 2 et 10, caractérisé en ce que l'armature est descendue en même temps que l'outil creux, soit fixée en tête de cet outil, par exemple par l'intermédiaire d'une barre de support, soit fixée au pied par vissage dans l'outil de pied s'il y en a un, soit encore maintenue à sa partie supérieure par une tête annexe coulissant ou non le long du mât en même temps que la tête principale qui entraîne l'outil creux, celui-ci remontant ensuite autour de l'armature destinée au forage suivant préalablement présentée dans son axe, après avoir le cas échéant remonté la tête annexe s'il en a une.
12) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le forage du terrain dur ou du rocher sous-jacent est assuré par un outil fixé à l'extrémité d'un train de tiges, éventuellement déjà présent à l'intérieur de l'outil creux au moment du forage des terrains meubles supérieurs, entraîné soit par la tète principale, soit par une tète annexe mobile le long du mât de la machine de forage. 13) Procédé selon les revendications 1, 2 et 12 caractérisé en ce que le train de tiges selon la revendication 12 est constituée par l'armature elle-même, cette armature étant tubulaire ou comportant un conduit pour le fluide de perforation et l'outil de forage étant laissé au fond du trou à l'extrémité de l'armature, en fin d'opération de forage.
14) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la gaine de coulis, de mortier ou de matériau rapporté entourant l'armature ou l'équipement métallique ou plastique est mise en place par pompage ou par remplissage, soit par l'intermédiaire du tube formant âme de l'outil creux, autour de l'armature ou de l'équipement, soit par le tube auxiliaire selon la revendication 5, soit par le train de tiges selon la revendication 8. 15) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le compactage mécanique du sol autour de l'ouvrage est obtenu par rotation de l'outil creux constitué par une tarière, en sens inverse du sens de forage, tout en la remontant progressivement, la vitesse de rotation et la vitesse de remontée pouvant être asservies de façon à obtenir le degré de compactage désiré.
16) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le compactage mécanique du sol autour de l'ouvrage est un compactage dynamique provoqué par l'effet de chocs ou de vibrations appliqués soit à l'outil creux, soit à l'armature par la tête de rotation principale s'il s'agit d'une tête rotation-percussion ou d'une tête rotation- vibration, so.it par une tête annexe venant s'appliquer sur la tête principale ou agissant sur l'armature selon les revendications 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, le compactage dynamique pouvant être combiné avec le compactage purement mécanique selon la revendication 15 et l'importance des effets respectifs pouvant être contrôlée par asservissement.
17) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'outil creux constitué par une tarière est utilisée pour décom¬ primer le terrain autour de l'armature ou de l'équipement, de leur gaine éventuelle en matériau d'apport, ou du matériau rapporté consti- tuant l'ouvrage, en choisissant une vitesse de rotation adéquate com¬ parée à la vitesse de remontée.
18) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'injection du sol sous pression autour de l'ouvrage est exécutée progressivement au fur et à mesure de la remontée de l'outil creux, éventuellement combinée avec son compactage mécanique et/ou dynamique selon les revendications 15 et 16, l'injection se faisant soit par l'intermédiaire du tube formant âme de l'outil creux, autour de l'arma¬ ture ou de l'équipement, soit par le ou les tube(s) auxiliaire(s) selon la revendication 5, les pressions et débits d'injection pouvant être asservis aux paramètres de rotation et de vitesse d'extraction de l'outil creux selon la revendication 15 et aux paramètres de compactage dynamique selon la revendication 16. 19) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la construction d'une ou plusieurs zones élargies de l'ouvrage, remplies de matériau d'apport, avec mise en compression et/ou injection éventuelle du terrain autour des parois de l'ouvrage est obtenue en envoyant le matériau d'apport, soit par pompage, soit par simple rem¬ plissage gravitaire, soit par l'intérieur du tube formant âme de l'outil creux constitué par une tarière, soit par le tube auxiliaire selon la revendication 5, tout en remontant la tarière sans la faire tourner ou en la faisant tourner très lentement dans le sens du forage pour éviter le mélange du matériau d'apport avec le terrain, la mise en place du matériau d'apport pouvant être combinée avec le compactage mécanique et/ou dynamique selon les revendications 15 et 16 et l'injection du sol sous pression autour de l'ouvrage selon la revendication 18.
20) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la réalisation d'une ou de plusieurs zones élargies autour de l'ouvrage est exécutée par un procédé d'injection dirigée à très haute pression (procédé type "jet grouting"), à l'aide de tiges spéciales descendues dans l'âme.
21) Micropieu ou tirant d'ancrage réalisé à l'aide du procédé selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'armature est soit le tirant ou le micropieu eux-mêmes, préalablement préfabriqués, soit un tube, métallique ou plastique, autour duquel on crée une gaine de coulis ou de matériau d'apport lors de la remontée de l'outil creux, ce tube pouvant soit constituer lui-même l'armature du tirant ou du micropieu, soit servir d'organe de protection a l'armature descendue ensuite à l'intérieur, soit servir à une injection complémentaire s'il est muni de manchettes, soit réaliser une combinaison des trois effets précédents, le tube et/ou l'armature pouvant dans certains cas être descendus à une profondeur partielle dans le forage, par exemple jusqu'au sommet d'un bulbe en matériaux granulaires ou en béton créé à la base de l'ouvrage.
22) Tube pour injection, par exemple tube à manchettes, mis en place à l'aide du procédé selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on réalise une préinjection du terrain lors de la remontée de l'outil creux, cette préinjection pouvant constituer elle-même la pre¬ mière phase d'une injection à deux ou plusieurs phases, par exemple la phase d'injection au coulis de ciment d'un traitement mixte au coulis de ciment et au gel chimique, la deuxième phase seule étant exécutée par le tube à manchette.
23) Dispositif de liaison des armatures d'ouvrages mis en place selon les revendications 1 et 2 avec un ouvrage de superstruc¬ ture caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture de réservation cylindrique de diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'outil creux, de façon à pouvoir construire l'ouvrage souterrain après cons¬ truction de l'ouvrage de superstructure et à travers celui-ci, et un bouchon tronconique en béton préfabriqué ou coulé en place, éventuel¬ lement amovible dans le cas d'un tirant pour permettre la réparation de celui-ci, destiné à transmettre les efforts de la superstructure à l'armature et vice versa, la réalisation le cas échéant du raccord d'étanchéité entre la membrane générale d'étanchéité de l'ouvrage de superstructure et l'armature étant exécutée soit avant la mise en place ou le coulage du béton dans le cas d'un tirant, soit directement sur le bouchon dans le cas d'un micropieu, et la grande base du tronc de cône étant dirigée vers l'extérieur du terrain dans le cas d'une armature travaillant en traction et vers l'intérieur du terrain dans le cas d'une armature travai*liant en compression, une combinaison des deux dispositifs précédents, sous la forme d'un système à double tronc de cône étant possible dans le cas d'armatures pouvant travailler alternativement en compression ou en traction.
24) Ouvrage plan dans le sol réalisé à l'aide du procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé par ce qu'il est réalisé
- soit en terrain compacté et/ou armé et/ou injecté et/ou précomprimé par tirants précontraints, en vue de lui faire jouer un rôle de soutè¬ nement et/ou d'étanchéité,
- soit en terrain dêcom^actê et/ou muni de drains et/ou de puits de pompage, entourés de massifs filtrants et/ou de bulbes drainants élargis, en vue de lui faire jouer un rôle de drainage, - soit en terrain traité selon une juxtaposition des traitements ci- dessus en vue de lui faire jouer un rôle mixte de soutènement et/ou d'étanchéité et de drainage, par la juxtaposition des emplacements du traitement selon les revendi¬ cations 1 et 2, suivant un plan,ouune:masse de sol continue formant un volume dont une des dimensions est faible par rapport aux deux autres.
25) Ouvrage plan bi-couche ou multi-couche, destiné à jouer un rôle mixte de soutènement et/ou d'étanchéité et de drainage, réalisé selon les revendications 1, 2 et 24, caractérisé en ce qu'il est consti- tué par la juxtaposition de deux ou plusieurs parties jouant des rôles différents.
26) Radier simple, bi-couche ou multi-couche, destiné à la résistance et/ou à l'étanchéité et/ou au drainage du fond d'une fouille, réalisé selon les revendications 1, 2 et 24, caractérisé par ce qu'il est exécuté à partir de forages de- raitement depuis un niveau supé¬ rieur, traités seulement au droit de la zone où on veut réaliser 1 Ouvrage.
27) Radier bi-couche ou multi-couche selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le traitement des différentes zones de l'ouvrage est réalisé à partir des mêmes forages.
28) Ouvrage complexe en terrain traité par le procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par ce qu'il est constitué par une combinaison quelconque d'ouvrages plans (murs, écrans ou radiers) mono-couches, bi-couches ou multi-couches réalisés selon les revendi¬ cations 24, 25, 26 ou 27 ci-dessus et/ou de traitements de masse et/ou d'ouvrages linéaires réalisés par le procédé selon les revendications 1 et 2, avec éventuelle utilisation des particularités du procédé objets de chacune des revendications 3 à 23, ou par une combinaison quelconque des ouvrages précédents avec des ouvrages classiques.
29) Ouvrage' réalisé selon les revendications 1 et 2 caracté¬ risé en ce que pour une partie au moins de cet ouvrage, les mêmes fora¬ ges sont utilisés pour un traitement composite, comportant le décompac¬ tage du terrain et l'équipement en drainage sur une ou plusieurs sec- tions de leur longueur, et le compactage et/ou injection et/ou armature sur les autres sections.
30) Ouvrage selon les revendications 1, 2 et 29 caractérisé en ce que les armatures mises en oeuvre jouent un rôle composite, per¬ mettant par exemple le drainage des parties à drainer et/ou le renfor- cernent des parties à armer et/ou l'injection des parties à injecter.
31) Ouvrage réalisé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les armatures mises en oeuvre sont composées sur tout ou partie de la longueur traitée par un remplissage en matériaux d'apport, mis en place en phase solide ou en phase liquide, par l'intérieur de l'âme creuse de l'outil ou par l'intermédiaire du tube auxiliaire selon la revendication 5.
PCT/FR1985/000337 1984-12-07 1985-11-27 Procede de compactage-armature-injection ou de decompactage-drainage et de construction d'ouvrages lineaires et d'ouvrages plans dans les sols WO1986003533A1 (fr)

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