Les pieux forésRecueil de règles de l'art

Ont assuré la rédaction de ce document :

J.-P. BRU Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux

M. CARISSAN Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Toulouse

G. LACOSTE SETRA - Division des ouvrages d'art

P. BRABANT t

M. BUSTAMANTE

J.-A. CALGARO

O. COMBARIEU

D. CORNET

P. DELUDE

C. HAHUSSEAU

G. HAIUN

A. MILLAN

A. ROBERT

Ont participé à son élaboration :

Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de l'Est parisien

Laboratoire central des Ponts et Chaussées

SETRA - Division des ouvrages d'art

Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Rouen

CETE de Nantes - Division des ouvrages d'art

Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux

Direction départementale de l'Equipement de la Gironde

SETRA - Division des ouvrages d'art

SETRA - Division des ouvrages d'art

Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux

N.B. — Compte tenu de l'évolution rapide des structures technico-commerciales tant auplan national qu'au plan international, certaines références à des matériels, à desprocédés ou à des Sociétés pourront s'avérer inexactes lors de la parution du document.Les auteurs prient le lecteur de bien vouloir les en excuser.

MINISTERE DES TRANSPORTSDIRECTION GÉNÉRALE DES TRANSPORTS INTÉRIEURS

Direction des Routes et de la Circulation Routière - 244, Bd Saint-Germain - 75775 PARIS CEDEX 16

Les pieux forésRecueil de règles de l'art

le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées58 bd Lefebvre - 75732 PARIS CEDEX 15

Décembre 1978

Document réalisé et diffusé par

I I Ml le Service d'Etudes Techniques des Routes eA Autoroutes Kf lUHLVjl \J 46 avenue Aristide Briand - 92223 BAGNEUX Ul I Un

Sommaire

PRESENTATION par M. FEVE 7

CHAPITRE 1 : LES DIFFERENTS TYPES DE PIEUX EXECUTES EN PLACE _8

1.1. Terminologie 81.2. Pieux exécutés en place par refoulement du sol 91.3. Pieux exécutés en place par excavation du sol ou pieux forés 111.4. Avantages et inconvénients respectifs 13

CHAPITRE 2 : ASPECTS GENERAUX DES MARCHES DE PIEUX FORES.PROBLEMES SPECIFIQUES D'EXECUTION M

2.1. Le lancement de l'appel d'offres 142.2. Les opérations à prévoir avant le début des travaux 152.3. Installations de chantier - matériel d'exécution 162.4. Les problèmes en cours d'exécution 19

CHAPITRE 3 : FORAGE 25

3.1. Forage à l'abri d'un tube de travail récupérable 253.2. Forage sans tube de travail 273.3. Trépannage par percussion 333.4. Recommandations 333.5. Contrôles d'exécution du forage 42

CHAPITRE 4 : GAINAGE ET CHEMISAGE 47

4.1. Les différents types de tubages, de gaines et de chemises 474.2. Opportunité et choix du chemisage (ou du gainage) 494.3. Problèmes de mise en œuvre 514.4. Les contrôles 55

CHAPITRE 5 : ARMATURES 56

5.1. Les armatures longitudinales 585.2. Les armatures transversales 585.3. Les armatures et les dispositifs particuliers 605.4. Présentation des dessins de ferraillage des pieux 655.5. Chargement - Transport - Déchargement - Stockage des cages 655.6. Dressage de la cage et mise en place dans le forage 685.7. Incidents - Constatations - Remèdes 71

CHAPITRE 6 : BETONNAGE 73

6.1. Bétons pour pieux exécutés en place 736.2. Epreuves de convenance - Béton témoin 766.3. Fabrication et transport 776.4. Mise en œuvre 786.5. Organisation du contrôle du bétonnage 88

CHAPITRE 7 : CONTROLE DES PIEUX FINIS 90

7.1. Les moyens de contrôle7.2. Recommandations concernant les tubes de réservation7.3. Organisation du contrôle7.4. Coût et renseignements pratiques

909799

102

CHAPITRE 8 : MALFAÇONS ET REPARATIONS DES PIEUX FORES 105

8.1. Les causes8.2. Nature et gravité des malfaçons8.3. Opportunité de la réparation8.4. L'injection comme mode de réparation8.5. Exemples de réparations

105106110110113

FICHES TECHNIQUES 117

Références bibliographiques

ANNEXE A : FICHE D'EXECUTION DU PIEU FORE

ANNEXE B : PROCES-VERBAL DE BETONNAGE DU PIEU

Table des matières

177

180

185

191

INDEX DES ABREVIATIONS

CCAG : Cahier des Clauses Administratives Générales

CCTG : Cahier des Clauses Techniques Générales

CCTP : Cahier des Clauses Techniques Particulières

CMP : Code des Marchés Publics

CPC ; Cahier des Prescriptions Communes

CPS : Cahier des Prescriptions Spéciales

CPST ouCPS-Type : Cahier des Prescriptions Spéciales Type

DCE : Dossier de Consultation des Entreprises

DIG 70 : GUIDE à l'Intention des Maîtres d'Ouvrages et des Maîtres d'Œuvres

DJ 75 : Directives pour le Jugement des Dffres

DTU : Directives Techniques Unifiées

FT : Fiches Techniques

GGOA : Guide Général des Ouvrages d'art

GMO 70 : Guide du Maître d'Œuvre - Extrait du GGOA

RPAO : Règlement Particulier de l'Appel d'Offres

.i.

Préface

La technique des pieux forés à l'abri d'un tube de travail ou d'un blindage s'estdéveloppée dès le début du siècle grâce à l'invention des machines excavatrices. Par contre,l'utilisation de la boue bentonitique pour assurer la stabilité d'un forage de gros diamètreest plus récente puisqu'elle ne remonte qu'à 1948.

L'essor actuel que connaît cette technique, dite des pieux moulés dans le sol, est liéau perfectionnement des engins et des outils de forage qui, par leur puissance et leursdimensions, permettent maintenant de réaliser des puits atteignant couramment 1,00m à1,50m de diamètre et exceptionnellement 2,50m à 3,00m, quels que soient les terrainsà traverser.

Ces progrès considérables ont entraîné un abaissement des coûts des fondationsprofondes. Celles-ci sont parfois préférées à des fondations de type superficiel ou massivespar le seul fait qu'elles paraissent plus sûres.

Cependant, les nombreuses constatations effectuées sur chantiers par les LaboratoiresRégionaux des Ponts et Chaussées notamment, ont montré que les conditions d'exécutiondes pieux forés ne justifiaient pas toujours une telle confiance. Elles peuvent être en effetà l'origine de difficultés et de malfaçons d'autant plus graves qu'elles sont difficilementdécelables et que les contrôles d'exécution ou a posteriori sont insuffisants.

A partir de cette expérience et de l'analyse méthodique des principaux problèmesd'exécution, des études ont été entreprises dans les Laboratoires des Ponts et Chaussées envue de proposer d'une part des recommandations propres à améliorer la qualité des pieux,et d'autre part des méthodes et des moyens de contrôle spécifiques. Les résultats de cestravaux ont permis à un groupe d'ingénieurs, composé de spécialistes du SETRA et desLaboratoires des Ponts et Chaussées, de rédiger le présent document qui, outre des conseilsà caractère général à l'usage des Services du Ministère des Transports et du Ministère del'Environnement et du Cadre de Vie, propose à l'attention des différents services publicsconstructeurs, des bureaux d'études publics et privés et de la profession, des principesd'exécution et de contrôle, adaptés aux conditions de site et aux caractéristiques del'ouvrage, pour chacune des opérations qui participent à la confection d'un pieu foré :forage, gainage ou chemisage, ferraillage et bétonnage.

Aux maîtres d'oeuvres, ce document rappelle les textes réglementaires en vigueur,donne des indications utiles à la rédaction des marchés et au jugement des offres et despropositions techniques des entreprises. Il définit l'organisation et la consistance descontrôles à effectuer aux différents stades de l'exécution et se propose d'apporter une aideefficace aux surveillants de travaux.

Aux entrepreneurs, cet ouvrage pourra fournir un support complémentaire à laformation des personnels tout en leur précisant les exigences de l'Administration quantà la qualité des travaux dont ils pourront être chargés.

Ce « Recueil de règles de l'art » ne saurait toutefois constituer un aboutissement desétudes entreprises sur le sujet, puisqu'en plusieurs domaines il ouvre au contraire la voieà d'indispensables recherches techniques et technologiques.

Ce dernier aspect, qui témoigne du souci des auteurs de présenter aussi fidèlement etaussi complètement que possible les connaissances et les moyens actuels qui président àl'exécution et au contrôle des pieux forés, ajoute encore à la qualité et à l'intérêt des pagesqui suivent, auxquelles, n'en doutons pas, sera réservée une large audience tant à l'extérieurqu'à l'intérieur de notre Administration.

Michel FEVE

Ingénieur en Chef des Ponts et ChausséesDirecteur des Routes et de la Circulation Routière

CHAPITRE 1

Les différents typesde pieux exécutés en place

Les pieux ont toujours été utilisés comme moyende fondation. Au fur et à mesure de l'évolution destechniques, de nombreux types de pieux sontapparus sur les chantiers. La conception mêmede ces fondations a considérablement évolué (qu'ya-t-il de commun entre le pieu en bois d'un dia-mètre de 20 cm et les puits de béton armé dontle diamètre peut atteindre 2 à 3 m dans des casexceptionnels ? Voir chapitre 3 et fiches techni-ques pour les possibilités des différents maté-riels).

La tendance constatée sur les dix dernières annéesa été de délaisser peu à peu les pieux préfabri-qués battus pour utiliser de plus en plus lespieux exécutés en place bien qu'ils posent entous points autant, sinon plus, de problèmes queles premiers.

Le présent document ne traite que des pieux etpuits exécutés en place par excavation du terrain(pieux forés) ; il est cependant nécessaire desavoir où ce type de pieu se situe dans la classedes pieux ou puits exécutés en place.

Les pieux exécutés en place peuvent être mis enœuvre sans refoulement du sol ou par refoule-ment du sol avec ou sans pointe. Ces paramètressont importants, notamment pour la prise encompte des efforts de réaction du sol (frottementlatéral, résistance de pointe et capacité de résis-tance aux efforts horizontaux). Les pieux foréssont exécutés sans refoulement du sol.

Sans entrer dans le détail des matériels (voirfiches techniques), un certain nombre de para-mètres de l'exécution interviennent dans le clas-sement :— moyens de mise en œuvre, avec ou sans tubede travail et éventuellement procédé de mise enœuvre du tube ;— exécution à sec, sous l'eau ou sous boue bento-nitique.

1.1. TERMINOLOGIE(voir aussi [3], § 8.3, p. 114 à 116)

a) Barrettes

Ce sont des éléments de parois moulées dans lesol (largeur 0,60 à 1 m, longueur 2 à 6 m), utiliséscomme éléments porteurs. Ces éléments peuventêtre sécants ou parallèles, de manière à s'adapterà la géométrie de l'ouvrage qu'ils supportent(fig- 1).

Y [yy]

Fig. 1. — Quelques types de barrettes.

b) Boue

La boue de forage est un mélange colloïdal, etnon une solution, à base de bentonite, souventutilisée dans la technique des pieux forés (fichetechnique n° 9 et § 3.4.5) en particulier pour main-tenir la paroi de l'excavation.

c) Cage d'armatures

C'est l'ensemble des armatures longitudinales ettransversales destiné au ferraillage d'un pieu,transporté et mis en place avant le bétonnage.

d) Curette ou soupape

Outil tubulaire, muni d'un clapet à sa base, quipermet de remonter les déblais, après utilisationdu trépan.

e) Ponçage

Le fonçage est une opération qui consiste à mettreen œuvre un élément rigide (pieu, palplanche,tube, etc.), par pression, percussion ou langage. Ilfaut y associer la notion de refoulement du sol.

f) Forage

C'est l'opération qui consiste à exécuter un« trou » cylindrique, par extraction des déblais(par abus de langage, on appelle aussi forage,l'excavation elle-même).

g) Kelly ou barre kelly

C'est une tige métallique de section polygonale,télescopique ou non, qui transmet à l'outil deforage les efforts d'avancement et (ou) de rota-tion.

h) Langage

C'est un procédé de fonçage qui consiste à injecterde l'eau ou de la boue sous pression, à la basede l'élément à enfoncer. C'est aussi un procédéde forage utilisé dans les terrains peu consistants(cf. § 3.2.1.l.c).

i) Pieux ou puits

Le fascicule 68 du CPC, dans son commentairede l'article 34, distingue :— les pieux, dont le diamètre est inférieur ouégal à 80 cm,— les puits, dont le diamètre est supérieur à80 cm.Cette distinction peut paraître artificielle ; c'estpourquoi, dans la suite du document, lorsqu'ellesera inutile, nous parlerons indifféremment depieux ou de puits.

j) Recépage

Le recépage est l'élimination du béton de la partiesupérieure du pieu, jusqu'à la cote de la basede la semelle de liaison (cf. § 6.4.3).

k) Surconsommation de béton

II y a surconsommation au bétonnage lorsque levolume de béton utilisé est supérieur au volumedu trou de forage calculé avec le diamètre théo-rique (cf. § 6.4.2).On peut considérer qu'une surconsommation del'ordre de 10 à 20 °/o n'est pas excessive (parexemple, parce que le diamètre de l'outil deforage est souvent légèrement supérieur à celuifigurant sur les plans du Dossier de consultationdes entreprises). En revanche, toute surconsom-mation supérieure à 20 °/o est jugée anormale. Ondoit alors en rechercher les causes et éventuel-lement y remédier pour les pieux suivants.

1) Tarière

Mèche hélicoïdale, qui fore en rotation, à lamanière d'une vis d'Archimède.

m) Tarière à godet (Bucket)

C'est un outil de forage travaillant en rotation.Il est composé dans sa partie inférieure de deuxlames à griffes qui ripent le sol. Les matériauxainsi excavés sont stockés dans le corps de l'ou-til ; celui-ci s'ouvre, après la remontée, pourl'évacuation des déblais.

n) Trépan

Le trépan est un outil lourd, qui travaille enchute libre, et sert à traverser les bancs durs, enpercussion, par désagrégation du terrain.

o) Trépan-benne (Hammergrab)

Le trépan-benne est une benne lourde travaillanten percussion, guidée par un tube de travail(procédé Benoto).

p) Trépan rotatif

II s'agit d'outils munis de molettes dentées oude lames, travaillant en rotation, généralementassociés au procédé de forage par circulationinverse, et comparables aux outils employés enforage pétrolier (cf. FT n° 8).

q) Tube plongeur

II s'agit d'un conduit composé d'éléments detube de bétonnage, surmonté d'une trémie enforme d'entonnoir, ou branché directement surune pompe.

r) Tube provisoire, chemise, gaine, tube perdu

Le pieu peut être exécuté à l'aide d'un tube detravail récupérable appelé encore tube provisoire.Le tube n'est ici qu'un moyen d'exécution quel'entrepreneur compte bien réutiliser ; il est alorsen acier d'une bonne épaisseur ( 1 à 2 cm etparfois plus).

En outre, il est parfois nécessaire d'interposerentre le béton et le sol une enveloppe protectrice,mise en place après forage, ou utilisée commetube de travail (cf . chapitre 4). On l'appellechemise si elle est en acier de faible épaisseur(quelques millimètres) ou en matériaux divers(films plastiques, non tissés, treillis synthétiques,etc.), et gaine lorsqu'il s'agit d'un tube rigide de7 à 15 mm d'épaisseur.

s) Virole ou tube guide

Elément de tube métallique ou en béton, parfoismuni d'un rebord, placé en tête du trou deforage, qui évite les éboulements de surface etpermet le guidage de l'outil sur les premiersmètres. Dans le cas des pieux-barrettes, on utiliseaussi des murettes guides, analogues à celles desparois moulées.

1.2. PIEUX EXECUTES EN PLACEPAR REFOULEMENT DU SOL

Ce sont des pieux de diamètre inférieur à 70 cm(couramment de l'ordre de 50 cm) bétonnés àl'intérieur d'un tube métallique obturé à sa base,généralement mis en place par battage, et le plussouvent récupéré après bétonnage.

Il existe de très nombreux procédés (Franki,Express, Paumelle, Vibro, Alpha, Trindel, etc.),qui se différencient, tant par le système d'obtura-tion de la base du tube (bouchon de béton sec,sabot métallique ou en béton, pointe spécialerécupérable, plaque d'acier perdue), que par lemode de mise en œuvre et la consistance dubéton (béton sec pilonné, béton plastique simple-ment déversé ou mieux, coulé au tube plongeur,etc.).

Beaucoup de procédés, qui ne permettent pas lamise en place de cages d'armatures sur une hau-teur suffisante, ne sont pas utilisés en génie civil,en revanche cette technique est fréquemmentemployée dans le domaine du bâtiment, où, enfonction des efforts exercés, de simples armaturesde liaison en tête des pieux peuvent suffire.

Sans entrer dans le détail de ces différents pro-cédés décrits dans d'autres ouvrages ([1], [7],

I

Procédés pour lesquels le fonçage est réalisé par :• battage en tête du tube © et (3)• battage en pied d'un bouchon de béton sec (2)

Procédés pour lesquels le bétonnage est réalisé :• à l'aide d'un béton plastique mis en place au tube plongeur Q)» par damage d'un béton sec déversé depuis le haut du tube d) et (3)

Fig. 2. — Quelques procédés d'exécution de pieux à tubes battus récupérés.

10

[9], [10], [12], [71]), la figure 2 expose le prin-cipe de trois de ces techniques susceptibles deconvenir en travaux publics.

Il est à noter, d'une part, que les procédés 2 et 3(fig. 2) permettent la constitution d'une baseélargie (bulbe) par intensification du pilonnage dupremier béton, mais d'autre part, qu'ils requiè-rent une protection de la cage d'armatures parinterposition provisoire d'un second tubage àl'intérieur de celle-ci.

1.3. PIEUX EXECUTES EN PLACE PAR EXCA-VATION DU SOL OU PIEUX FORES

1.3.1. Principe

Ces pieux sont réalisés par extraction du sol àl'aide d'un procédé quelconque, puis par mise enplace d'une cage d'armatures et bétonnage del'excavation ainsi créée (fig. 3). Ils diffèrent doncdes pieux précédemment décrits (cf. 1.2) essen-tiellement par le fait qu'à l'exécution le sol n'estpratiquement pas « refoulé ».

1.3.2. Les différents types de pieux et leurdomaine d'emploi

On distingue habituellement deux grandes famillesde procédés qui se caractérisent par l'utilisationou non d'un tube de travail (cf. chapitre 3),encore appelé tube provisoire ou, conformémentau CPC, tube récupéré. Toutefois, la diversité desproblèmes rencontrés, liés à la différence denature et de caractéristiques géotechniques desterrains traversés, conduit assez souvent à utilisersimultanément ces deux méthodes, et justifie lacréation d'une troisième famille, non moinsimportante que les deux autres (§ 1.3.2.3).

1.3.2.1. Forage à l'abri d'un tube de travail récu-péré.

Dans cette famille, où tous les pieux exécutéssont de forme cylindrique circulaire, nous trou-vons de nombreux procédés qui sont exposés endétail au chapitre 3 de ce document.

L'utilisation d'un tube de travail récupérable estjustifiée par la présence de couches de sols peustables (remblais récents, sols pulvérulents lâches,éboulis de pentes), de circulation d'eau souter-raine importante, de sols mous et fluants (vasemolle par exemple), de zones karstiques ougypseuses, etc., rendant incertaine la stabilitéde la paroi d'un forage non tube.

Notons toutefois que dans certains cas de solsfortement frottants ou collants (vase molle parexemple), la descente, et plus encore la remontéedu tube de travail peut s'avérer très difficile sila puissance à l'arrachage des machines est insuf-fisante, ce qui a généralement pour effet delimiter son utilisation dans ces sols à des pieuxde longueur moyenne (15 à 20 mètres au maxi-mum).

Les tubes de travail sont également utilisés dansdes terrains plus stables, voire même durs, lors-que les outils de forage employés, non guidés, nepermettent pas d'assurer une section homogèneet une rectitude acceptable de forage (cas dumatériel trépan-curette par exemple, cf. FT n° 1).

Ces tubes, ouverts à leur base, sont constituésd'éléments métalliques, de longueur variable,vissés, soudés, ou verrouillés les uns aux autres,au fur et à mesure de l'enfoncement dans le sol.Ils doivent être d'une épaisseur suffisante (1 cmau minimum) pour résister sans se déformeraux efforts auxquels ils sont soumis durant leurmise en œuvre et le forage (déformations etdéchirures des extrémités). Dans certains cas,la base du tube est munie d'une trousse cou-

Mise en fiche Pose d'unevirole

Forage Éventuellementtrépannage

Mise en placedes armatures

Bétonnage Recépage

Fig. 3.Principe d'exécution d'un pieu foré.

11

pante adaptée à la nature des terrains à traverser(cas du procédé Benoto, cf. FT n° 4).

Les tubes sont soit descendus au fur et à mesurede la progression de l'outil, légèrement en avanceou en retard sur celui-ci selon les terrains, soitdirectement descendus à la cote définitive de labase du pieu (ou légèrement plus haut si unencastrement du pieu est prévu dans un substra-tum dur).

a) Tubes descendus au fur et à mesure del'excavation

Le tube est descendu en avance sur l'outil deforage lorsque les caractéristiques du sol le per-mettent (sols peu compacts) ; cette méthode estgénéralement employée pour la traversée des solslâches susceptibles de se décomprimer et des'ébouler facilement.L'outil de forage est en avance sur le tube dansle cas de terrains compacts, le plus souventcohérents, de terrains durs ou comportant desblocs, et nécessitant fréquemment l'utilisationd'un trépan. Les tubes peuvent alors être descen-dus par havage, parfois aidé par un léger battageeffectué par exemple avec l'outil de forage (pro-cédé trépan-curette) ou par louvoiement du tube(procédé Benoto).

b) Tubes directement descendus à leur cotefinale

Ce procédé permet de séparer les phases de miseen place du tube et d'extraction des déblais, cequi évite des pertes de temps parfois considé-rables et l'immobilisation coûteuse du systèmed'enfoncement du tube.

Cette technique est utilisable dans les sols meu-bles, l'extraction des déblais étant réalisée enune seule fois. Toutefois, cette opération doits'effectuer en plusieurs phases lorsque la tra-versée de couches compactes ou de blocs néces-site l'arrêt de l'enfoncement du tube.

Les tubes sont généralement descendus soit parvibrofonçage (cf. FT n° 6), cette méthode étantbien adaptée aux sols pulvérulents noyés, soit parbattage à l'aide de moutons à vapeur ou diesel(cf. FT n° 5), pour toute nature de sols meubles.La gamme du matériel utilisé est très variée.D'autres moyens sont parfois employés (vérinage,lançage), mais leur utilisation est limitée à descas particuliers.

1.3.2.2. Forage non tube

Dans cette deuxième famille, il convient de distin-guer les pieux forés « sous boue » de ceux réaliséssans soutènement particulier de la paroi du forage,c'est-à-dire généralement en l'absence d'eau (àsec), ou exceptionnellement sous eau claire.

a) Pieux forés « sous boue », barrettes

L'originalité de ce type de pieux réside dansl'exécution du forage durant laquelle la paroide l'excavation est maintenue par une bouebentonitique qui est ensuite chassée naturelle-ment par la remontée du béton mis en œuvre autube plongeur.

L'utilisation de ce procédé implique deux condi-tions :— la bonne tenue de la paroi par la boue deforage (formation d'un cake, pression hydrosta-tique suffisante...) ;— qu'il n'y ait pas de pertes de boue, surtoutde perte brutale.

La première condition est souvent vérifiée, saufpour des remblais récents insuffisamment stabi-lisés, des sols très mous susceptibles de fluer(risques de rétrécissement de la section du pieu),des éboulis peu stables ou lorsque la proximitéimmédiate de constructions lourdes fondéessuperficiellement ou sur pieux flottants interdittoute decompaction des sols, notamment s'ilssont pulvérulents. Bien sûr, cette dernière restric-tion est encore plus sévère si la traversée descouches résistantes nécessite l'emploi du trépan.

La seconde condition concerne principalement lesterrains calcaires ou gypseux, dans lesquels laprésence de karsts ou de poches de dissolutionpeut entraîner, durant le forage, des pertes bru-tales de boue, et donc des éboulements importantsdans les couches supérieures.

En dehors de ces cas particuliers, la perméabi-lité des terrains couramment rencontrés n'est pasun obstacle à l'utilisation du procédé, à l'excep-tion de terrains très ouverts dont la perméabilitémoyenne serait supérieure à 10 2 à 10"' m/s (con-sommation importante de boue). Le procédéconvient bien aux terrains qui sont le siège denappes, libres ou captives, une règle de bonneexécution consistant à prévoir une garde suffi-sante (1 m au minimum) entre le niveau de bouedans le forage et celui de la surface libre (oupiézométrique) de la nappe. Lorsque les circu-lations d'eau sont importantes, la tenue de laparoi du forage peut être incertaine, et il estalors prudent de prévoir un gainage du pieu(cf . § 4.2.1.2) qui évite en outre le délavage dubéton frais.

Presque tous les types d'outils s'accommodent dela boue de forage (couronne à diamants outungstène, tarières, bennes preneuses, buckets...),mais généralement ces outils doivent être guidésen tête pour assurer le respect de la tolérancesur la direction prévue.

Le forage peut être exécuté :

— avec circulation de boue

• directe, lorsque celle-ci, refoulée par unepompe puissante, à travers le train de tiges,remonte dans l'espace annulaire situé entreles tiges et la paroi du trou (cf . § 3.2.1.1 c),

• inverse, lorsque les déblais sont évacués paraspiration de la boue à l'intérieur du trainde tiges « porte-outil » (cas de trépans rota-tifs) ;

— sans, ou avec très peu de circulation de boue ;la boue est simplement déversée en tête du forage,et évacuée par pompage vers la station de recy-clage.

Quel que soit le procédé adopté, il est nécessairede prévoir une station de fabrication et de régé-nération de la boue (cf. FT n° 9) qu'il convientde recycler régulièrement en cours de forage.

12

b) Pieux forés à sec

Principalement dans les terrains cohérents nonnoyés, le forage peut être réalisé à sec à l'aided'un matériel assez simple (tarières, pelles àbenne preneuse). Il existe toute une gamme dediamètres et de dimensions pour ces pieux àsection circulaire, carrée, rectangulaire ou encroix, mais il est rare que leur profondeurdépasse une douzaine de mètres environ.

1.3.2.3. Méthode mixte

On y a recours lorsque les couches supérieuresde sol que doit traverser le forage sont instableset/ou nécessitent l'utilisation d'un tube de travail,et en site aquatique, à partir d'une barge ou d'unremblai récemment mis en place. On peut alorspoursuivre le forage, sans tube, sous boue bento-nitique, si les couches sous-jacentes le permet-tent, et jusqu'à des profondeurs qui ne pourraientêtre atteintes par l'utilisation d'un tube de travailseul (frottement important sur le tube ; cf.1.3.2.1).

1.4. AVANTAGES ET INCONVENIENTSRESPECTIFS

Ce genre de comparaison est souvent délicat carun certain nombre de paramètres échappent icitotalement ou partiellement à l'analyse (prix,région, type de chantier, nature des ouvragesportés, etc.). Les avantages et inconvénientsdonnés ci-après ne sont donc cités qu'à titreindicatif.

1.4.1. Pieux exécutés en place par refoulement dusol

AVANTAGES— Rapidité d'exécution.— Bon contact sol-pointe du pieu.

— Coulage du béton à sec.— Bonne mobilisation du frottement latéral par

refoulement et mise en butée latérale descouches de terrain.

— Propreté du chantier.— Estimation de la capacité portante par appli-

cation des formules de battage.

INCONVÉNIENTS— Risque de faux refus et d'encastrement insuf-

fisant, difficulté pour passer les bancs durs.— Inadaptation aux sites caverneux.— Risque de destruction des pieux voisins dont

le béton est encore jeune, par vibrations etébranlements dus au battage.

— Limitation à un diamètre de 0,70 m au maxi-mum.

— Déviations possibles au cours du battage.— Matériel de battage assez lourd et encombrant.— Bruit important (nuisance en site urbain).

1.4.2. Pieux forés

AVANTAGES— Diamètre important (jusqu'à 2,50 m, voire

plus) et possibilité d'exécuter des élémentsde formes diverses résistant à la flexion.

— Possibilité de traverser des bancs durs.— Contrôle qualitatif des terrains traversés.— Adaptation facile de la longueur.

INCONVÉNIENTS— Réalisation demandant un personnel spécialisé

et un matériel bien adapté aux opérations deforage et de bétonnage.

— Contrôle de la rectitude et du diamètre duforage difficile, sauf pour les pieux exécutésà sec.

— Risque de remaniement du sol autour du pieu.— Risque de mauvais contact de la pointe impu-

table à un mauvais curage du fond de forage.— Malpropreté fréquente du chantier.

13

CHAPITRE 2

Aspects généraux des marchésde pieux forés

Problèmes spécifiques d'exécution

Ce chapitre aborde, en donnant quelques indica-tions, les principaux problèmes administratifsposés par les marchés de pieux forés et évoqueles différentes phases d'exécution qui doivent fairel'objet d'une surveillance ou d'un contrôle.

Les problèmes techniques liés à ces différentesphases sont analysés en détail dans les chapitresqui suivent. Il ne s'agit, ici, que d'un mémento àl'usage du maître d'œuvre.

Afin de faciliter l'usage du présent document, letexte de ce chapitre 2 a été élaboré en vue deremplacer celui du chapitre 8 du dossier piloteGMO 70 (') en ce qui concerne les pieux forés.

Ont été notamment revus et complétés les para-graphes 8.4 à 8.7 et le paragraphe 8.9, mais laprésentation d'ensemble a été modifiée et suitsensiblement l'ordre chronologique de déroule-ment des diverses phases d'exécution. Toutefois,sont présentés sur une trame grisée les alinéasdont le texte est celui du GMO, moyennant éven-tuellement des mises à jour de détail.

— le Fascicule 68 du CPC [4] ;— la Circulaire n" 75-147 du 25 septembre 1975relative aux modalités de lancement et de juge-ment des appels d'offres concernant les ouvragesd'art situés sur le réseau routier national, danslaquelle il est rappelé que le règlement des fonda-tions au forfait est interdit.

Pour faciliter la tâche du maître d'œuvre, destextes de « recommandations » ont été élaborés,dont les principaux sont :— le Guide à l'intention des maîtres d'ouvrageet des maîtres d'œuvre, en date du 1er novem-bre 1976, qui se substitue à la Directive du Premierministre en date du 28 octobre 1970, connue sousle sigle DIG 70 ;— le CPS type (édition de décembre 1969, miseà jour en avril 1974, article 3.09 : « Pieux exécutésen place ») [5].

Enfin le Dossier pilote FOND 72 [1] contient uncertain nombre d'indications utiles lors de larédaction des marchés.

2.1. LE LANCEMENT DE L'APPEL D'OFFRES

Dans ce paragraphe, nous résumons et commen-tons succinctement les dispositions applicablesaux marchés comportant des lots de fondationsprofondes sur pieux exécutés en place.

2.1.1. Les textes réglementaires

Pour la rédaction des dossiers de consultationdes entreprises, les textes réglementaires de basesont :— le Code des marchés publics (que l'on dési-gnera sous le sigle CMP, dont la dernière éditionest datée du 1er septembre 1976) ;— le Cahier des clauses administratives géné-rales (CCAG) en date du 21 janvier 1976 abro-geant, notamment, l'ancien fascicule 1 du Cahierdes prescriptions communes (CPC) ;

(1) GMO : Guide du maître d'œuvre, niveau II du GGOA[3].

2.1.2. Choix de la procédure d'appel d'offres

La première étape, pour le maître d'œuvre, estde choisir une procédure d'appel d'offres en fonc-tion du volume relatif du lot « Exécution despieux » en s'aidant des conseils du guide.

Lorsqu'il s'agit de pieux forés, ce lot est trèsgénéralement sous-traité. Si ce lot a une impor-tance secondaire par rapport à celle de l'ouvrage,la procédure normale nous semble devoir êtrecelle d'un marché à l'entreprise générale (§ e5du guide). Il est alors très souhaitable dedemander dans le RPAO que chaque entrepreneurindique dans l'acte d'engagement, l'entreprisespécialisée qui sera chargée de l'exécution despieux.

Si le lot de fondations est important vis-à-vis del'ouvrage, il peut être avantageux de recourir àla procédure du marché aux entrepreneursgroupés conjoints (§ eô du guide).

Nous signalons que, dans tous les cas, le maîtred'œuvre peut recourir à la procédure combinéedu marché à l'Entreprise générale avec lots spécia-

lises, décrite au § e8 du guide. Pour appliquercette procédure, le dossier d'appel d'offres doitdistinguer le lot principal . (à exécuter par« l'entrepreneur pilote ») des lots accessoires (àexécuter par des entrepreneurs spécialisés quiseront désignés au marché comme co-traitants oucomme sous-traitants acceptés).

Théoriquement, elle permet au maître d'œuvrede remplacer un co-traitant ou un sous-traitantde l'entreprise pilote, sous réserve de l'accordde cette dernière, si l'avantage technique ou finan-cier est manifeste. Toutefois, elle ne sembleguère utilisée dans la pratique parce que lesentreprises se considèrent souvent comme défi-nitivement liées avec certains sous-traitants.

2.1.3. Le Règlement particulier de l'appel d'offres(RPAO)

En ce qui concerne les fondations, deux cas peu-vent se présenter. Dans le premier, le dossier deconsultation comporte une solution de base ; leRPAO peut alors prévoir la possibilité devariantes, et il doit indiquer de façon précisel'étendue des variantes admises. Cette formulesemblerait la plus souhaitable pour les fonda-tions des grands ouvrages ; en effet, celles-ciposent souvent des problèmes spécifiques quipeuvent être résolus de différentes manières enfonction des techniques que maîtrisent le mieuxles entreprises. Il ne s'agit pas, d'ailleurs, devariantes d'exécution uniquement, mais égalementde variantes de conception.

Par contre, pour les ouvrages courants, la libertéd'initiative peut être laissée aux concurrents. LeRPAO doit alors comporter des propositionstechniques ; elles peuvent porter, par exemple,sur le choix du type de pieux (exécutés en placeou façonnés à l'avance, etc.), sur le choix duprocédé d'exécution dans le cas des pieux exécutésen place, etc. Les propositions techniques sontles précisions que les concurrents sont astreintsà fournir dans leurs offres de manière à com-pléter sur le plan technique la définition contrac-tuelle de l'ouvrage.

En règle générale, les fondations des ouvragescourants font l'objet de propositions techniques.Dans le cas de fondations sur pieux battus (métal-liques ou en béton armé) de faible longueur, etselon l'expérience du maître d'œuvre, l'appeld'offres peut éventuellement être lancé sansvariante.

Nous signalons enfin qu'un Règlement particulierde l'appel d'offres type (RPAOT) est en cours depréparation au SETRA.

2.1.4. Le Cahier des clauses techniques particu-lières (CCTP)

Pour rédiger le Cahier des clauses techniquesparticulières (CCTP), le maître d'œuvre disposeactuellement de l'article 3.09 du CPS type, docu-ment précédemment cité. Il est actuellementincomplet sur de nombreux points, en ce quiconcerne les pieux exécutés en place. Il constitueencore une bonne base de départ mais, en atten-dant une prochaine mise à jour, des conseilspeuvent être demandés auprès des gestionnairesdu dossier pilote FOND. 72.

2.1.5. Consistance du dossier géotechnique

La consistance du dossier géotechnique est trèsvariable suivant la nature de l'ouvrage à réaliser.Cependant, pour faciliter le jugement des offres,il faut que ce dossier soit suffisamment complet,surtout dans le cas des fondations sur pieux.Cela suppose, en premier lieu, une bonne recon-naissance et des essais géotechniques adaptés. Ilne sert à rien de produire les résultats de cin-quante essais d'identification des sols si on nedispose d'aucune mesure de résistance. Ensecond lieu, se pose le problème de l'interpré-tation des mesures effectuées et du choix d'uneméthode de justification de la fondation. Il estfort possible, si on le juge utile, de faire référencedans le CCTP à la doctrine du dossier-piloteFOND. 72.

2.1.6. Le jugement des offres

Pour le jugement des offres, le maître d'œuvrepourra s'appuyer sur deux documents :— le Dossier-pilote FOND. 72,— la Directive pour le jugement des offres, éditée

par le SETRA sous le sigle DJ 75.

2.2. LES OPERATIONS A PREVOIR AVANT LEDEBUT DES TRAVAUX

2.2.1. Organisation du contrôle de l'exécution

D'une façon générale, et indépendamment duvolume et du niveau de contrôle, on peut direqu'il doit être effectué à trois stades différents.

Le premier stade se situe avant le commencementdes travaux proprement dits. On s'assure de laconformité au CCTP des matériaux qui serontemployés : gaines, chemises, aciers pour bétonarmé, etc.). Eventuellement, des études pourrontêtre faites pour déterminer la formule du bétonet, s'il s'agit de pieux forés sous boue, les caracté-ristiques de cette boue (fabriquée évidemmentavec l'eau qui sera utilisée sur le chantier).

Le second stade correspond plutôt à une phasede surveillance, pendant la durée des travaux.Cette surveillance porte sur l'exécution (forage,bétonnage, recépage, etc.). Un contrôle de laqualité de la boue de forage doit notamment êtreprévu.

Enfin, le troisième stade correspond au contrôlede la qualité des pieux finis.

D'une façon générale, la première et la troisièmephases du contrôle sont assurées avec l'aide d'unlaboratoire spécialisé alors que la phase de sur-veillance est assurée par les représentants surplace du maître d'œuvre.

Les dispositions de détail du contrôle doiventimpérativement être prévues à l'avance, d'une partpour ne pas retarder le chantier lorsque les tra-vaux seront commencés, d'autre part pour éviterles solutions de rattrapage qui sont toujourslongues et chères. Par exemple, si les réserva-tions dans les pieux en vue d'une auscultationn'ont pas été prévues avant le bétonnage, ce n'estpas dans le béton durci qu'elles pourront êtremises en place.

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Nous insistons sur le fait que la qualité finaledes pieux est essentiellement conditionnée parleur bonne exécution et donc par la qualité dela surveillance. Par exemple, il est inutile demettre en œuvre un béton à haute résistancemécanique s'il n'est pas fait un bon usage dutube plongeur ou si les délais d'attente des toupiessont trop longs : le pieu présentera des anoma-lies dans les deux cas.

Ceci suppose naturellement que le personnel desurveillance soit suffisamment qualifié ou dumoins sensibilisé aux problèmes de pieux forés.C'est pourquoi nous avons établi au § 2.4 une« check-list » des principaux points sur lesquelsdoit porter la surveillance. Si elle est efficace,elle constitue d'ailleurs une incitation non négli-geable pour l'entreprise à bien faire. Il est sou-haitable que les représentants du maître d'œuvreopèrent en étroite collaboration avec l'équipespécialisée du laboratoire dont les interventionsdoivent être clairement définies.

2.2.2. Le piquetage

Les paragraphes 6.3 à 6.5 du GMO 70 définissentle piquetage général, le piquetage spécial et lepiquetage complémentaire.En ce qui concerne les pieux, chacun d'eux estsouvent repéré sur le terrain par un seul « piquet »matérialisant la trace de son axe futur. Naturel-lement, le mode de repérage des pieux fait partiedes obligations contractuelles de l'entrepreneurmais nous signalons que la précédente méthodeest insuffisante pour les pieux de fort diamètre.En effet, le risque d'une erreur d'implantationn'est pas négligeable. Le maître d'œuvre peutalors demander qu'un repérage plus stable etplus efficace soit prévu, par exemple à l'aide detrois ou quatre piquets disposés au-delà du péri-mètre futur du trou. Il est illusoire de vouloirobtenir une précision d'implantation de 5 cm àl'aide d'un seul repère axial qui va disparaîtrelors du positionnement des engins de forage.

2.2.3. Les essais de pieux

Lorsque l'importance du chantier et les résultatsde l'étude géotechnique le justifient, il peut êtreprévu de procéder à un ou plusieurs essais depieux.

L'essai le plus courant est l'essai statique dechargement vertical. Les conditions de choix etde réalisation de cet essai sont explicitées au§ 3.5.5 du dossier-pilote FOND 72. Son modeopératoire est défini dans le document du LCPC :Projet de mode opératoire de l'essai statique defondations profondes (mai 1970) et est évoquédans le fascicule 68 du CPC aux articles 29 et 39.

Nous rappelons que l'essai de chargement verticaln'est pas un essai de contrôle du pieu fini : c'estun essai qui, en tant que tel, doit servir au dimen-sionnement des fondations. Il est donc préférablequ'il soit réalisé, s'il est prévu au CCTP, avant lamise au point des plans d'exécution mais son prixest tel qu'on ne peut recommander de le réaliserau stade des études que sur des crédits indépen-dants.

Un autre essai est parfois réalisé : l'essai statiquede chargement horizontal. Il est destiné à tester

la capacité réactive du sol lorsque le pieu estsoumis à des efforts horizontaux. Il doit se prati-quer également avant la mise au point des plansd'exécution. Cependant, les récents progrès effec-tués dans la prévision des courbes de réactiondu sol aux sollicitations horizontales permettentsouvent de s'en dispenser.

2.2.4. Plan de pilotage

L'exécution de pieux forés est toujours soumiseà des aléas ; rares sont les chantiers pour les-quels il n'y a pas eu de problème. Bien que l'appel-lation « plan de pilotage » ne soit généralementpas utilisée dans le cas des pieux exécutés enplace, un document de ce type doit être demandéà l'entrepreneur dans une clause prévue auCCTP. Le plan de pilotage doit être étudié defaçon à pouvoir absorber autant que possibleces aléas.

Pour citer un exemple, prenons le cas d'unefondation sur pieux dans un sol pour lequel lareconnaissance n'a pas fait apparaître de pro-blèmes particuliers. Or, lors de l'exécution d'unpieu, l'outil de forage rencontre, avant d'atteindrela cote du niveau de fondation, un obstacle dur,local, qu'il faut désagréger à l'aide d'un trépan.La présence de pieux récemment exécutés à proxi-mité du forage en question peut amener à différerl'opération de trépannage pour ne pas les endom-mager et attendre que leur béton ait suffisam-ment durci. Pour ne pas gêner le déroulementdu chantier, il est préférable de prévoir un ordred'exécution des pieux tel, que le pieu en coursd'exécution soit relativement éloigné du précédent.

2.3. INSTALLATIONS DE CHANTIERMATERIEL D'EXECUTION

2.3.1. Droit de regard du maître d'œuvre

Aussi bien dans le cas des pieux préfabriqués(fascicule 68, article 26 du CPC) que dans le casdes pieux exécutés en place (fascicule 68, article37 du CPC), l'entrepreneur a, sauf dispositionscontraires du CCTP, le choix des installations etdes matériels nécessaires ; mais, et ceci est impor-tant, « sous réserve d'en soumettre les caracté-ristiques au maître d'œuvre ».

En pratique, celui-ci devra s'inquiéter de ce pro-blème à divers stades :— au moment de la discussion des « propositionstechniques », lors du jugement de l'appel d'offreset de la rédaction du marché. Ce stade prendune importance toute particulière dans le cas despieux exécutés en place parce que, une fois faitle choix de leur modèle, les possibilités de choixdu matériel deviendront très limitées. Or ce sontles conditions techniques imposées par le sitequi doivent prévaloir sur les disponibilités enmatériel de l'entrepreneur ;— au moment de la rédaction de l'Ordre de ser-vice récapitulatif qui rappellera les obligationsprévues par l'article 2.4 du CCAG de 1976 etle CPC fascicule 68, articles 26 et 37 (installationet matériel).

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Fig. 4. — Installation au-dessus d'un batardeau Fig. 5. — Matériels sur la plate-forme.

Fig. 6. — Piste d'accès au chantier. Fig. 7 — Aire de stockage des armatures

2.3.2. Installations de chantier ( lïg. 4 a 71

L'importance du chantier de pieux conditionneles précautions et dispositions à prendre aumoment de l ' installation.

L'article 28.2 du CCAG de 1976 prévoit que leprogramme d'exécution des travaux, auquel estannexé le projet des installations de chantier etdes ouvrages provisoires, est soumis au visa dumaître d'ccuvre dix jours au moins avant l'expi-ration de la période de préparation ou, si unetelle période n'est pas prévue au CCAG, un moisau plus tard après la notification du marché.

Dans la pratique, l'expérience a montré que lebon déroulement de l'exécution est lié à la prépa-ration d'une aire de travail efficace, c'est-à-direconçue de manière à permettre :— la circulation des engins et des hommes surun sol de bonne portance, êventuellemcn! traité ;— l'évacuation pratique des déblais de forage ;—• les manutentions et le ^lockage dans debonnes conditions des cages d'armatures préfa-briquées (prévoir grue, palonnier et aire destockage).

Chacune de ces conditions peut donner lieu à desincidents fâcheux lorsqu'elle n'es! pas observée.

Par exemple, on a vu des toupies de béton s'enliserà une centaine de mètres du chantier à caused'une piste impraticable, ce qui rendait les opéra-tions de bétonnage pour le moins acrobatiques.On a également vu des pieux finis disparaîtrelittéralement sous les déblais provenant d'autrespieux en cours d'exécution ; lorsque les enginsde terrassement sont arrivés pour évacuer cesdéblais, ils ont endommagé la tête des pieux.Enfin, que de l'ois on voit des cages d'armaturespréfabriquées mal stockées, déformées, voire par-t ie l lement dessoudées. Quelle peut être alors leurefficacité pour armer le béton ?

Lorsque les pieux son! exécutés sous bouc benlo-ni tique, l 'aire de travail doit être spécialementétudiée si on ne veut pas que le chantier deviennerapidement inaccessible. 11 faut prévoir, parexemple, des caniveaux de récupération de laboue inévitablement perdue autour du pieu oude la station. Ce point est particulièrement impor-tant lorsque les contraintes de site sont sévèreset c'est le cas des travaux en milieu urbain.

Notons également que la cote de la tête recépéedu pieu coïncide rarement avec le niveau du ter-rain naturel ; si une erreur affecte le niveau duterrassement préalable ou de l'aire de travail, ]espieux risquent de présenter une surhauteur qu'ilf a u t reeéper ou au contraire une hauteur insuf-

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fisante qui nécessite une reprise de bétonnageet une reprise supplémentaire d'armatures.

2.3.3. Possibilités techniques du matériel

Le maître d'oeuvre veillera à être, avant tout débutdes travaux, suffisamment renseigné sur lescaractéristiques et les sujétions de fonctionne-ment des engins.

Il s'agira notamment (cf. fiches techniques) :

a) Des limites (en termes qualitatifs) des possi-bilités des matériels par rapport aux dispositionsdu projet :-— si les fondations doivent être plus profondesque prévu, jusqu'où pourra-t-on aller avec cematériel; ou pourra-t-on raisonnablement l'adapterà la situation nouvelle ?— si des pieux sont à réaliser inclinés, jusqu'àquelle inclinaison pourra-t-on aller ? L'inclinaisonpeut-elle varier de façon continue ou ne corres-pondre qu'à deux ou trois valeurs intermédiaires ?— si des terrains durs sont à traverser, ne serait-ce que pour l'ancrage de la base des pieux, pourra-t-on le faire, tout au moins en pratique, c'est-à-diresans tomber à un rendement inacceptable ? Pourpréciser la question et la réponse, on se référera,afin de caractériser le sol, par exemple à tel outel essai en place.

b) Éventuellement des rendements prévus pourles appareils dans les différentes couches de ter-rain à traverser ; cela ne concerne généralementpas directement le maître d'œuvre. Mais quanddes difficultés particulières sont prévisibles etdevront nécessiter en cours de travaux des adapta-tions qui rejailliront sur le règlement, il convientque le maître d'œuvre soit averti des données duproblème qu'il aura à résoudre à cet égard.

c) Du gabarit des divers engins, qu'ils soientterrestres ou nautiques. Penser aux accès, à laprésence de lignes électriques, de canalisations,au tirant d'eau, etc.). Les performances de quel-ques matériels courants sont données au cha-pitre 3 sur le forage, auquel sont annexées desfiches techniques donnant les encombrements.

d) Des sujétions d'emploi des matériels ; enparticulier, pourra-t-on sans dépenses supplémen-taires exécuter des pieux dans n'importe quelordre ou suivant le plan de pilotage ?

e) De la précision possible de l'exécution néces-saire pour respecter les tolérances du marché(CPST, article 3.09,41).

f) De la capacité et du nombre des engins d'éva-cuation des déblais et des grues de manutention.

g) De l'adéquation du matériel de traitement dela boue bentonitique et des moyens de contrôlede celle-ci (voir chapitre 3).

h) Des moyens de mise en œuvre du béton etde maintien des armatures.

i) Des nuisances (bruit et vibrations) qui pour-ront condamner l'utilisation de certains engins

en site urbain ou à proximité de certaines autresconstructions qui risqueraient d'être endomma-gées (voies ferrées par exemple) ; voir à ce sujetle § 7.4, 2e alinéa du GMO 70,

2 3.4. Les travaux et l'environnement

Comme tous les travaux de génie civil, l'exécu-tion de fondations sur pieux forés peut poser uncertain nombre de problèmes eu égard à l'envi-ronnement.

Ces problèmes peuvent être prévisibles (c'est lecas courant de toutes les gênes apportées parle chantier) ou survenir pendant l'exécution.

Les principales nuisances sont les suivantes :

a) Interruption de la circulation routière oudéviation

b) Interruption ou ralentissement de la circu-lation ferroviaire

Ce problème est particulièrement délicat et, par-fois, les indemnités à verser à la SNCF sonttelles qu'elles peuvent peser sur le choix du typede pieux. Les critères de rapidité d'exécution oude garanties de sécurité sont souvent prépondé-rants. Il faut donc les fixer en conséquence,éventuellement dans le RPAO.

c) Bruit, encombrement, malpropreté

Ces nuisances ont une importance toute particu-lière pour les travaux en milieu urbain. Il fautéviter, par exemple, que les camions circulantdans la boue ne viennent polluer les voiesd'accès.

d) Risques pour les ouvrages ou bâtimentsconstruits à proximité

L'exécution de fondations profondes est toujoursdélicate à proximité d'ouvrages ou de bâtimentsdéjà construits. Naturellement, il faut connaîtreau départ, dans la mesure du possible, la natureet la géométrie de leurs fondations. Ce n'est pastoujours facile lorsqu'il s'agit de vieilles construc-tions, surtout en milieu urbain. L'exécution doittoujours être conduite avec prudence. Pour citerun exemple, supposons que le procédé d'exécu-tion des pieux prévoit le vibrofonçage préalabled'une chemise dans le sol, descendue à grandeprofondeur. Si le sol, dans ses couches supérieuresest sensible (sable lâche par exemple), l'effet duvibrofonçage peut entraîner sa densification surune zone plus ou moins étendue. Dès lors, si lepieu est exécuté au voisinage de la fondationd'un vieil immeuble, celle-ci risque de subir desdésordres.

Dans le même ordre d'idées, on peut rencontrer,au cours de l'exécution, des ouvrages enfouis nonreconnus préalablement (éventuellement mêmedes engins de guerre). Là encore, il sera néces-saire, après avoir bien reconnu l'obstacle, dechoisir judicieusement le matériel qui permettrade le franchir, ou la technique susceptible desmoindres désordres.

Pour les cas délicats, le GMO conseille de poserdes témoins et de faire reconnaître l'état parhuissier.

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2.4. LES PROBLEMES EN COURSD'EXECUTION

2.4.1. Etat du matériel

Une fois le type de matériel arrêté, il y a lieude s'assurer que celui approvisionné sur le chan-tier est conforme, que son état est satisfaisantet que les rendements et performances théoriquespourront être assez facilement obtenus. Un con-tact avec le précédent utilisateur peut être fortinstructif à ce sujet.Si les premiers usages s'avèrent décevants, mieuxvaut dans bien des cas pour le maître d'œuvreen rechercher la cause et la signaler à l'entre-preneur en lui suggérant les insuffisances aux-quelles il conviendrait de remédier afin d'éviterd'éventuelles réclamations a posteriori.

2.4.2. Qualification du personnel

La bonne exécution de pieux forés dépend, pourune part non négligeable, de la conscience profes-sionnelle et de la qualification des chefs foreuret bétonneur, dont l'expérience est irremplaçable.A ce propos, l'article 36 du CCAG de 1976 prévoitla possibilité pour le maître d'œuvre d'exiger lechangement des employés de l'entrepreneur pourinsubordination, incapacité ou défaut de probité.

2.4.3. Les contrôles avant l'exécution

2.4.3.1. Réception des matériaux

Pour tout ce qui concerne la réception des maté-riaux, il convient de se reporter au chapitre 5du GMO qui est parfaitement explicite sur cesujet.

Nous rappelons que, dans le cas des pieux forés,il ne faut pas oublier le contrôle de conformitédes chemises ou des gaines ainsi que des tubesde travail lorsque ces éléments sont prévus aumarché. Ce contrôle, essentiellement visuel, portesur la longueur, l'épaisseur et les dimensionstransversales de ces éléments.

2.4.3.2. Cas particulier du béton

II existe actuellement des formules régionales debétons pour pieux qui sont parfaitement adaptéeset bien connues, notamment par les Laboratoiresrégionaux des Ponts et Chaussées. L'adoption deces formules régionales permet en principe dese dispenser de l'épreuve d'étude.

Par contre, une épreuve de convenance est pres-que toujours nécessaire. Cette épreuve ne peutque porter sur le béton lors de l'exécution d'undes pieux de la fondation. Il faut alors choisirun pieu facile à remplacer si les résultats nesont pas satisfaisants. C'est l'occasion de faireune « répétition générale » comme le dit le GMO,c'est-à-dire de contrôler l'adéquation du matérielet du procédé de mise en œuvre puis, une foisle pieu de convenance exécuté, de le contrôlerselon les méthodes exposées au chapitre 7.

Lorsque le chantier de pieux s'étend à la fois ensite terrestre et en site fluvial ou maritime, deuxépreuves de convenance peuvent être envisagées

pour chaque nature de site ; elles peuvent êtresimultanées ou différées selon le phasage prévudu chantier.

D'une façon générale, l'étude et le contrôle desbétons font l'objet de l'article 3.17 du CPS typeet du fascicule 65 du CPC.

Lorsque le béton est fabriqué en usine, on sereportera à ce qui est dit au § 9.42 du GMO 70.

2.4.3.3. Cas particulier des armatures

Les cages d'armatures sont généralement confec-tionnées à l'avance et stockées. A leur sujet, nousrenvoyons le lecteur au texte du chapitre 5 duprésent document qui explicite les principes deferraillage et les dispositions constructives àobserver.

Nous rappelons simplement la nécessité d'uncontrôle visuel, de dispositifs de guidage, de raidis-sage et de manutention.

2.4.4. Les contrôles pendant l'exécution (fig. 8à 17)

Les principaux points à surveiller, dans l'ordrechronologique des opérations, sont les suivants :

a) Mise en position, centrage et éventuellementinclinaison des outils ou tubes de forages.

b) Tenue de la tête du trou de forage par unevirole quand le pieu n'est pas exécuté à l'abrid'un tube de travail. La virole permet, en outre,le guidage sur le premier mètre.

c) Evacuation efficace des déblais de forage, cequi conditionne la qualité générale du chantier.

d) Qualité de l'implantation, de l'inclinaison etrespect des tolérances. Ce problème se pose enfait aux différents stades du chantier, et notam-ment lors de l'agrément du matériel et de lavérification des moyens de l'entrepreneur.

Pour les pieux forés sans tube de travail, il con-viendrait en particulier de veiller à la rectitudedu forage. Le CPC (fascicule 68, article 37.1)prévoit à cet effet une vérification d'implantationà différents niveaux. Toutefois, le CPS type (arti-cle 3.09,41) est resté peu explicite sur ce sujet,

e) Contrôle de l'exécution du forage

Le problème du forage est traité en détail auchapitre 3 du présent document auquel nousrenvoyons le lecteur. Nous rappelons que lecontrôle s'appuie essentiellement sur la bonnetenue d'une fiche d'exécution proposée enannexe A du présent document et établie à partirdu modèle annexé au chapitre 8 du GMO [3]. Lesapports de ce type de fiche sont les suivants :

Tout d'abord la fiche permettra de rattacher auterrain et aux ouvrages les prélèvements quel'entrepreneur doit effectuer (CPS type 3.09,45) etlui facilitera l'établissement de la fiche géolo-gique demandée par le CPST 3.08,46. Les prélève-ments seront avantageusement classés dans desboîtes de sondage.

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On y enregistrera également tous les renseigne-ments que l'on pourra rassembler au cours duforage et dont on aura besoin pour résoudreles problèmes techniques qui pourraient appa-raître s'il y avait divergence avec les résultatsdes reconnaissances (détermination du niveau dufond de forage, nécessité ou non d'une gaine oud'une chemise, niveaux intéressés par ces protec-tions, importance des venues d'eau ou de sableboulant, pourcentage de carottage, agressivité dumilieu environnant, etc.), et divers problèmesd'organisation ou concernant le règlement destravaux dont les mesurages ne sont plus véri-fiables une fois les fondations achevées, notam-ment en cas d'utilisation du trépan (voir § 20,62du GMO, prix 79 à 84).

On le voit, ce modèle de fiche dépasse la défini-tion d'un simple carnet de fonçage. Aussi, plusencore que pour le carnet de battage, le propo-sons-nous aux maîtres d'œuvre comme base dediscussion, pour l'aider à définir les rôles respec-tifs de l'entrepreneur et du surveillant dans lesrelevés et pour lui permettre d'apprécier notam-ment l'opportunité et les conditions d'utilisationdu trépan,

A cet égard, il faut rappeler que le recours autrépan, dont le coût peut représenter une partimportante du montant des fondations, doit tou-jours être subordonné à l'autorisation du maîtred'œuvre (CPS type 3.09,47) et qu'il est indispen-sable de prévoir systématiquement au niveau dumarché, le prix n° 84 réglant en plus-value letrépannage au mètre et non à l'heure (cf. § 20,62du GMO).

Ainsi, pour éviter d'être pénalisée par un tempsde trépannage trop long, l'entreprise sera d'elle-même conduite à utiliser des outils suffisammentperformants.

En revanche, un trépannage dont le prix n'estpas prévu au marché constitue très souvent unmotif de réclamations.

Il faut toutefois rappeler que lorsqu'un tel postefigure au bordereau des prix sans être assortide quantités (pour mémoire), il n'intervient pasdans le montant global de l'estimation. Dès lors,faute d'une attention suffisante de la part dumaître d'œuvre lors du jugement des offres, unprix de trépannage volontairement spéculatifrisque d'entraîner des plus-values prohibitives parrapport au montant initial du marché dont onpourrait même dire que les conditions de passa-tion aient été faussées.

En outre, il faut bien constater d'une partqu'aucun texte ne fixe pour le moment le seuild'intervention des divers outils, qui pourrait parexemple être basé sur des critères d'avancementet que d'autre part la décision d'emploi doitgénéralement être immédiate.

Le maître d'œuvre et ses représentants aurontdonc lieu d'être circonspects avant de donnerleur accord sur l'emploi de cet outil souventefficace, mais coûteux et de nécessité parfoisdiscutable.

Aussi suggérons-nous de donner délégation ausubdivisionnaire pour autoriser l'emploi dutrépan :

— sans réserves particulières si les sols rencon-trés présentent des difficultés plus grandes queselon les prévisions (rencontre d'un obstacle oud'un bloc) ;— en l'accompagnant par écrit de réserves quantà la prise en compte correspondante par le maîtred'ouvrage dans les cas contraires (en particuliersi cet emploi est la conséquence d'une insuffi-sance ou d'un défaut de fonctionnement du maté-riel) ;— et en veillant dans tous les cas à en noter lacause dans les attachements de constatations.

Une autre solution peut consister, dans certainscas très particuliers, à inclure le prix du trépan-nage dans le prix moyen du mètre de forage.

Le maître d'œuvre doit alors demander impéra-tivement le sous-détail de ce prix lors de la remisedes offres. Cette option peut notamment êtreprise quand les résultats de l'étude géotechniquepermettent de présumer d'une utilisation fré-quente du trépan sur toute la hauteur de foragesans qu'il soit possible a priori de préciser laposition et la puissance des couches à trépanner.

Dans le cadre de l'utilisation du trépan, nousajoutons que dans le cas de rocher très lîté (pen-dage subvertical), le travail du trépan est trèsdélicat, surtout si le pieu est incliné ; le trouréalisé est difficilement de section uniforme et lepieu a tendance à changer son inclinaison. Il estalors particulièrement indispensable que le tubagesoit bien tenu en tête et l'inclinaison contrôlée.

Lors de l'élaboration du plan de pilotage, ontiendra compte des délais minimaux nécessairespour éviter tout désordre dans les pieux précé-demment bétonnés ; si les pieux sont contigus,un intervalle de 24 heures doit être suffisant pourpermettre le durcissement du béton.

f) Contrôle de la boue de forage

II s'agit de contrôler, surtout lors de l'exécutiondes premiers pieux, tant en cours de forage qu'enfin de perforation, les qualités de la boue définiesaux § 3.4.5 et 3.5.9 grâce aux essais décrits dansla fiche technique n° 9. De tels contrôles impé-rativement prévus au CCTP doivent être effectuéspar l'entreprise et, le cas échéant, contradictoi-rement par un laboratoire agréé, le rôle du sur-veillant de chantier consistant à vérifier qu'ilssont bien réalisés à différents niveaux, et que laboue est régulièrement recyclée, notamment avantbétonnage.

g) Contrôle en fond de forage

Ce contrôle est essentiel ; il doit avoir lieu justeavant le bétonnage et consiste à vérifier que lefond de forage a été correctement curé (voir cha-pitre 3), ce qui conditionne la qualité de l'appuidu pieu sur le sol de fondation.

h) Contrôle de la manutention des cages d'arma-tures

II s'agit d'un contrôle visuel que doit effectuer lesurveillant de chantier. Ces cages sont trop sou-vent, faute de précautions, malmenées et défor-mées avant leur descente dans le forage.

20

A suivra à l'exécution

Fig. 8. — Positionnement de l'outil.

Fig. 10.Forage.

-». î .

Fig. 9. — Forage des premiers mètres

Fig. II.Mise en placede la caged'armatures.

«dee déblais en temps utile Sinon

21

i) Contrôle des opérations de bétonnage

Tout le chapitre 6 du présent document estconsacré au bétonnage. Nous insistons ici simple-ment sur le fait que la fouille doit être bétonnéele plus rapidement possible (c'est-à-dire dans lesquelques heures qui suivent) après le curage decelle-ci, pour éviter l'éboulement de la paroi duforage lorsqu'elle n'est pas maintenue par untube. Les opérations de bétonnage doivent êtresurveillées du point de vue des cadences, de lamaniabilité du béton, de la garde du tube plon-geur et surtout de l'amorçage et du relevé dessurconsommations.

j ) Contrôle du recépage

Un recépage est prescrit par le CPC (fascicule 68,article 40) au niveau inférieur des semelles (CPST,article 3.09,54). Sa nécessité dans le cas desbétons coulés à sec peut être discutée ; en toutcas, la hauteur intéressée doit pouvoir êtrelimitée.

Le recépage est toujours payé à l'unité mais lahauteur à recéper peut varier dans chaque casen fonction de la différence de cote entre laplate-forme de travail et le bas de la semellede liaison. La longueur du pieu à exécuter et lalongueur du recépage peuvent être plus impor-tantes que prévu s'il y a eu, par exemple, uneerreur sur la cote de cette plate-forme de travail.

Il semble normal de payer :— d'une part le pieu au mètre entre le niveaud'appui réel et la cote théorique de la face infé-rieure de la semelle,— d'autre part, le recépage à l'unité, quelles quesoient les hauteurs de recépage pouvant résulterd'erreurs de cote imputables à l'entreprise.

2.4.5. Décision d'arrêt de forage. Les adaptationsdiverses au stade du chantier

2.4.5.1. Décision d'arrêt de -forage

La décision d'arrêt de forage appartient au maîtred'œuvre (CPST, article 3.09,48). Il appartient àcelui-ci de s'organiser en vue de cette décisiondont la rapidité est essentielle. 77 vaut généra-lement mieux prendre tout de suite une décisionun peu critiquable qu'une meilleure huit heuresplus tard.

Toutefois, son appréciation aura à s'appuyer surun ensemble d'éléments techniques quelque peudifférents :— les sondages de reconnaissance, donnant lescoupes géologiques et les profils géotechniques ;— l'examen des prélèvements effectués au fur età mesure du forage ;— les rendements des divers outils ayant exécutéle forage ;— les essais en fond de forage.

En ce qui concerne l'examen des prélèvements, ilconvient d'être particulièrement prudent lors desidentifications de sol ; en effet, d'une part lanomenclature des terrains est quelquefois diffé-rente suivant les professions (sondeurs et géolo-gues par exemple), d'autre part, le sol remontéest remanié sinon malaxé par les outils et ne

permet pas, par exemple, de savoir si l'on aatteint la couche saine venant après une couchealtérée du même sol. Il est souhaitable danstous les cas qu'un géotechnicien soit présent surle chantier pour reconnaître les différents solslors de l'exécution du premier pieu.

En ce qui concerne le rendement des outils deforage, il convient, là encore, de n'interpréterqu'avec circonspection ce genre d'information quidépend également du conducteur de l'engin deforage, du type d'outil (bien ou mal adapté ausol), etc. En tout état de cause, les renseignementsqu'on en peut tirer ne peuvent être que qualitatifs.

Enfin, il faut rester assez prudent à l'égard desessais mécaniques (pressiométriques, pénétromé-triques, etc.), actuellement réalisables en fond deforage. En effet, les appareils de mesure ne don-nent généralement de renseignements qu'au-delàd'une certaine profondeur dite critique, inhérenteà leur technologie et ne peuvent donc pas donnerles caractéristiques mécaniques en surface dufond de forage. D'autre part, ils ne donnent quedes informations sur la qualité du sol en pointeet non sur la portance globale du pieu. Enfin, ilssont de réalisation généralement très difficile etconstituent une gêne pour le chantier. Pour toutesces raisons, le recours aux essais en fond de forageest très rare dans la pratique ; les techniques nesont pas encore au point et les informationsrecueillies sont le plus souvent peu exploitables.

Dans le cas habituel où un pieu foré est à arrêterdans une couche résistante, la décision doit consi-dérer la hauteur d'encastrement à réaliser dansle banc. Cette hauteur est, dans une très largemesure, un élément du projet (CPST, article3.09,44) et cet élément est généralement néces-saire (cf. dossier pilote FOND 72). Il convienttoutefois, à l'exécution, de veiller à ce que lahauteur d'encastrement ne soit pas inutilementexcessive : remplacer du rocher compact par unbéton qui ne serait certainement pas meilleurserait condamnable, sauf en cas d'efforts hori-zontaux importants.

Les constatations en tel cas, au moment du forage,sont généralement précieuses car elles permettentles adaptations quand, par exemple, le toit dusubstratum ne se trouve pas à la cote prévuemais un peu plus haut ou un peu plus bas.

2.4.5.2. Les adaptations au stade du chantier

La conception, la justification et l'établissementdes dessins d'exécution d'une fondation sontbasés sur les renseignements fournis par la recon-naissance du sol et du site. Même lorsque cettereconnaissance est bien menée et complète, ellene saurait prévoir toutes les particularités géo-techniques et géologiques mises en évidence lorsde l'exécution de la fondation proprement dite.C'est pourquoi, on peut être amené à faire desadaptations soit du projet, soit du mode d'exécu-tion. Pour simplifier, deux cas peuvent seprésenter :

a) Le cas simple, où les sols rencontrés sonthomogènes et très bien connus avant la signaturedu marché, où le projet a pu être complètementdétaillé avant la dévolution des travaux et où iln'a pas été remis en cause par une variante ouune proposition technique lors de l'appel d'offres.

22

A suivre à l'exécution

Fig. 14. — Recyclage de la boue Fig. 15. — Bétonnage à la pompe.

Fig. 16.Bétonnage

au tubeplongeur.

Flg. 17.Recèpage

Lorsque le projet a pu être complété ou revuavant l'ouverture du chantier, on est bien entenduramené au cas précédent.

Il ne reste plus, lors du chantier, qu'à vérifier laconcordance des hypothèses et des conclusionsdes calculs qui doivent les unes et les autresapparaître de façon claire et pratique dans lesnotes de calculs et les dessins d'exécution, avecles résultats relevés sur le chantier ; constatationsen cours et en fin de forage pour le premier pieucoulé en place (ou pieu de convenance).

Les adaptations éventuelles peuvent alors portersur des points assez limités comme :— le niveau de recépage,— la profondeur exacte atteinte par les pieux

forés d'une fondation,— certains matériels de forage ou de mise en

œuvre des armatures ou du béton ;"•—•' les conséquences de cadences constatées sur

le déroulement général des travaux, etc.

Lorsque le maître d'œuvre visera le programmedes travaux, il s'efforcera d'obtenir qu'on ne

fabrique pas à l'avance plus d'armatures que nel'exigerait la cadence prévue de mise en œuvre deces éléments : ainsi, si une adaptation se révélaitmalgré tout nécessaire, serait-elle moins malaiséeet coûteuse que dans le cas contraire.Parallèlement, lorsqu'il visera « le plan de pilo-tage » (voir § 2.2.4 de ce chapitre), il veillera àce que l'on exécute pour commencer des pieuxintermédiaires, de préférence assez largementrépartis si la mobilité du matériel le permet sansaucune difficulté, de manière qu'en cas d'échecon puisse y remédier sans trop de peine en modi-fiant la répartition des autres pieux de part etd'autre.

Cette stratégie du maître d'œuvre devra être appli-quée avec beaucoup de précautions et de discer-nement puisqu'elle ne peut, contrairement aucas suivant, s'appuyer sur des clauses explicitesdu marché. Le maître d'œuvre devra le plus sou-vent agir par persuasion plutôt que par voied'autorité vis-à-vis de l'entrepreneur et ne devrapas aller au-delà des limites raisonnables per-mises par les sujétions d'emploi des matérielssous peine de réclamations.

23

b) L'autre cas, qui parfois se présente, est celuipour lequel les conditions d'exécution sont diffé-rentes de celles initialement prévues. Il peut enêtre ainsi pour de multiples raisons : rencontred'obstacle au cours du forage non mis en évidencelors de la reconnaissance, caractéristiques méca-niques du sol de fondation différentes de cellesdéduites de l'interprétation des essais géotechni-ques, incidents de chantier, etc.

Le problème, lorsqu'il se pose, est à résoudrechaque fois de façon spécifique. Nous nous borne-rons à citer quelques exemples de tels incidentsayant nécessité des adaptations soit du projetsoit du mode d'exécution.

La fondation d'un appui de pont devait être exé-cutée à l'abri d'un batardeau en parois moulésdans le lit majeur d'une rivière. Lors de l'exécu-tion des parois moulées, l'outil d'excavation estvenu buter, à profondeur moyenne, sur un blocde béton. Ce genre d'incident n'avait pas étéprévu à l'origine car il s'agissait d'un des élé-ments constituant le massif de protection contreles affouillements d'une pile d'un pont situé àdistance respectable en amont de celui enconstruction. Après autorisation du maîtred'ceuvre, l'entrepreneur a dû employer un assezgros trépan pour poursuivre l'exécution desparois moulées. Il va sans dire qu'un avenant aumarché a été passé rapidement car le trépannagen'avait pas été prévu. Dans ce cas, l'incident étaitvraiment imprévisible. Par contre, dans d'autrescas, une attention toute particulière doit êtreportée aux conditions d'exécution, surtout lorsqueles travaux se déroulent en milieu urbain.

Les fondations des piles d'un long viaducs'appuyaient sur un sol réputé résistant par l'inter-médiaire de barrettes de parois moulées d'assezgrande longueur. Lors de l'exécution des pre-mières barrettes, la consistance du sol de fonda-tion telle qu'elle apparaissait lors de la remontéedes sédiments par l'outil d'excavation ne corres-pondait pas aux caractéristiques géotechniquesestimées par les essais préalables. Une nouvellecampagne de sondages avec essais en place a étérapidement engagée au droit de chaque appui etil en est résulté que la portance du sol au niveauconsidéré avait été largement surestimée lors dela première reconnaissance. La conception desfondations de tous les appuis a dû être complè-tement modifiée. Ce genre d'incident avait pourunique raison l'emploi d'essais inadaptés à larésolution des problèmes posés par lesditesfondations.

Lorsque les caractéristiques mécaniques d'un solde fondation ne sont pas celles prévues, il con-vient de s'assurer si le phénomène est localisé ounon, en procédant à des essais complémentairespour définir éventuellement les adaptations àeffectuer sur les pieux suivants. Il se peut d'ail-leurs, comme cela s'est rencontré, que la résis-tance du sol soit plus élevée que prévu. Avecles résultats de la reconnaissance complémen-taire, le maître d'œuvre peut prendre la décisionde relever le niveau de fondation après avoirconsulté les ingénieurs spécialistes en mécaniquedes sols.

Certains incidents de chantier peuvent amenerà prévoir des adaptations au niveau de la concep-tion d'une fondation. Par exemple, lorsque l'outilreste au fond du forage et n'est pas récupérable.Si le pieu est pratiquement terminé, cet incidentn'est pas trop grave ; on peut bétonner la fouilleet le pieu aura une pointe « fortement armée » !En revanche, si seulement une partie du pieu estforée, il faudra en général prévoir l'exécution d'unpieu supplémentaire et, si la place est limitée,c'est la conception de l'ensemble de la fondationqui risque d'être à revoir.

Il n'existe pas de solution générale pour résoudrede tels problèmes et toutes les solutions particu-lières qui pourront être trouvées ne sont jamaisque des palliatifs peu satisfaisants sur le plancontractuel et administratif. De plus, dans cer-tains cas, l'insuffisance du renseignement peuttenir à une difficulté intrinsèque qui n'est passusceptible d'être levée par une campagne com-plémentaire.

2.4.6. Les contrôles des pieux finis

Dans l'état actuel des choses, les textes contrac-tuels sont relativement pauvres au sujet descontrôles a posteriori. Cela résulte du fait queles méthodes de contrôle que l'on emploie main-tenant sont de mise au point récente. D'autre part,le développement des pieux forés de grand dia-mètre s'est accompagné d'une plus grande exi-gence de soin à l'exécution.

La méthodologie du contrôle est développée auchapitre 7 du présent document auquel le lecteurpeut se reporter. Disons simplement qu'il existeactuellement un certain nombre de méthodes quipermettent de tester la qualité de la mise enœuvre des pieux.

Ainsi que nous l'avons dit, l'organisation ducontrôle a posteriori doit être définie avec préci-sion avant le début des travaux et son volumedoit être modulé, selon les principes exposés auchapitre 7, en fonction de l'importance du chan-tier et de celle donnée aux fondations dans laconception générale. En effet, une fondation surune file transversale de six pieux de 1 m de dia-mètre doit faire, par exemple, l'objet d'un contrôleplus poussé qu'une fondation sur un massif dequinze pieux de 0,60 m de diamètre car les consé-quences d'une malfaçon sur un pieu ne sont pasaussi graves dans les deux cas.

Le contrôle Dorte essentiellement sur :

— le contact sol-béton, surtout en pointe,— l'homogénéité et l'intégrité du béton du fût.

A partir des contrôles effectués, il est possible detirer des renseignements susceptibles d'intéresserla suite du chantier (exécution des autres pieuxpar exemple) et permettant éventuellement demieux adapter le processus d'exécution au pro-blème posé. Naturellement, le contrôle devrapermettre de prévoir les réparations éventuellessur les pieux présentant des anomalies.

24

CHAPITRE 3

Forage

De toutes les opérations qui président à i'exécu-tion d'un pieu par excavation du sol, le forage,parce que c'est la première et parce que c'estcelle dont les conditions dépendent du plus grandnombre de paramètres souvent imprécis, doitfaire l'objet d'une attention toute particulière-

C'est en effet l'opération qui se heurte aux diffi-cultés les plus imprévisibles, tani d'ordre géo-technique (hétérogénéité naturelle des formationstraversées) que d'ordre matériel (aptitude et fiabi-lité des moyens de perforation mis en œuvre),malgré les précautions prises aussi bien au niveaudes reconnaissances préalables qu'au niveau desprescriptions figurant au CCTP.

Pour tenter de limiter ces aléas, sont proposésdans ce qui suit :— un panorama aussi complet que possible desprocédés disponibles, d'ailleurs détaillés dans desfiches techniques (FT) annexées en fin d'ou-vrage ;•— des recommandations relatives à ces diffé-rentes techniques en fonction d'une part descritères essentiels d'obtention de forages de qua-lité et d'autre pari de la nature et des particu-larités des terrains rencontrés.

Enfin, sont décrits dans le présent chapitre, lesprincipaux contrôles qui conditionnent pour unelarge part la bonne exécution et la pérennité desfondations sur pieux forés.

3.1. FORAGE A L'ABRI D'UN TUBEDE TRAVAIL RECUPERABLE

3.1.1. Ensemble trépan-curette ou benne preneuse(cf. FT nM 1 et 2)

II s'agît d'un procédé par havage consistant àexécuter le forage soit à l'aide d'une soupape oucurette, soit à l'aide d'une benne preneuse cylin-drique à câble, soit à l'aide d'un trépan-benne(benne preneuse lestée qui permet à la fois dedésagréger le terrain par percussion et deremonter les déblais), à l'intérieur d'un tube detravail descendant sous son propre poids ou aidépar battage.

Les matériaux rocheux sont préalablement dé-truits par percussion à l'aide de trepans (fig. 18).

Pour manœuvrer ces outils, on utilise soit letraditionnel équipage « treuil plus chèvre » (tri-

Fig IB — Trépan et trépan-benne

pode en bois ou métallique) soit des machinesplus élaborées à mât métallique inclinable,démontables ou autoportées du type « Migal »par exemple.

Un tel ensemble permet de réaliser courammentdes pieux de diamètre variant de 0,40 m à 0,85 met exceptionnellement jusqu'à 1,20 m.

3.1.2. Procédé BENOTO ( c l FT n" 4)

Cette méthode diffère de la précédente, dont elleest issue, par l 'utilisation du louvoiement pourfoncer le tube de travr.il. Suivant le type demachine utilisée, le diamèlre des pieux suscepti-bles d'être exécutés par cette méthode varie de0,60 m a 1,20 m exceptionnellement jusqu'à 2 m(fig. 19).

Il est à noter qu'une variante de ce procédé,consistant à utiliser des « fonceurs-extracteurs »du type « Foncex « par exemple, confère ausystème de descente du tube une totale indépen-dance par rapport au système de Forage dontl'élément moteur peut être une grue susceptiblede manœuvrer des outils aussi divers que trépan,soupape, trépan-benne, benne preneuse hydro-électrique ou mécanique (fig. 20).

3.1.3. Tube ouvert battu

Contrairement aux techniques précédentes, c'estici la mise en œuvre du tube de travail qui pré-cède l'opération de forage proprement dite. Lacolonne est battue à l'aide de moutons ou de

25

Fig. 19. — Vue générale d'une machine EDF Benoto

Fig. 20. — Fonceur extracteur, type • Foncex - {doc Benoto)

marteaux trépideurs (cf. FT n" 5} jusqu'auniveau d'ancrage prévu et le sol ainsi découpéest ensuite extrait en une seule fois à l'aide desoutils déjà évoqués.

Quand le refus est atteint prématurément surdes bancs ou des éléments qui requièrent letrépannage, ces opérations sont répétées pourchaque couche intermédiaire.

La riche technique n" 3 renseigne sur les épais-seurs des tubes en fonction de leur diamètre.

3.1.4. Tube ouvert vibrofoncé

Basée sur le même principe que la précédente,cette méthode utilise la vibro-percussion pourfoncer la colonne d'acier. La fiche technique n° 6décrit les vibrofonceurs les plus courammentemployés et indique en fonction des diamètres(compris entre 0,40 m cl 2 m) les épaisseurs destubes généralement utilisés (fig. 2 l ) .

Fig. 21 — Vibrofonceur PTC, type 40 A2

LA TARIERESPÉCIALE

Tube deforage

Tarière

Pointeperdue

Fig. 22. — Pointe d'un pieu • Atlas

3.1.5. Systèmes particuliers

3.1.5.1. Pieux à vis « Atlas »

C'est un pieu de 36 à 60 cm de diamètre, foncé,sans extraction de matériau, à l'aide d'un tubemû en rotation par une machine du type « Atias »et qui comprend à sa base une îarière et unepointe perdue. Cette pointe est libérée en fondde forage alors que le tube et sa tarière sontremontés au fur et à mesure du bétonnage(fig. 22).

3.1.5.2. Pieu foré en tarière continue creuse

Ce procédé, dérivé des techniques de reconnais-sance, consiste à uliliser en guise de tubagel'outil lui-même qui, en l'occurrence, est unetarière continue dont l'âme creuse peut êtreobturée pendant le [orage cl ouverte ensuite pourservir de colonne de bélonnage. Le pieu « TecvîsSolétanche » en est un exemple (fig. 23) ,

Ces techniques, qui ne permettent pas la miseen place d'armatures, sonl surtout utilisées pourle forage des pieux sollicités essentiellement encompression (fondations de bâtiment par exem-ple).

3.2. FORAGE SANS TUBE DE TRAVAIL

3.2.1. Forage avec liquide de forage

3.2,1.]. Avec boue bentonitique

a) La houe de forage

Encore appelée « eau lourde », la boue de forageest un mélange colloïdal (et non une solution)à base de bentonite dans lequel l'eau se présentesous forme :— d'eau libre entre les micelles d'argile. Par esso-rage ou par filtration dans le sol, cette eau libreest évacuée et il se dépose sur la paroi du forageun résidu plastique qui constitue le cake ;— d'eau adsorbée, c'est-à-dire fixée de façonrigide sur la surface des micelles ;— d'eau absorbée ou de solvatation qui s'intègreaux particules pour les transformer en « gel ».

La boue de forage s'obtient généralement endispersant par mètre cube d'eau au moins 50 kgde bentonite souvent traitée par adjonction d 'adju-vants qui ont pour but de l'alourdir, d'améliorerson pouvoir colmatant, d'accroître sa viscositéou au contraire de la fluidifier, de s'opposer à sacontamination, d'abaisser ou d'augmenter son pH.enfin de diminuer le filtrat, c'est-à-dire la quan-tité d'eau libre qui filtre à travers le cake(cf. 3.4.5).

Dans les formations salines, on utilise soit desboues dopées, soit des argiles spéciales typeattapulgite, sépialite, qui, contrairement aux ben-tonitcs, ne floculent pas dans l'eau salée. Leurstabilité colloïdale élevée dans les saumuressaturées permet en effel la préparation de bouesà haut rendement.

On rappelle que le rendement d'une boue estexprimé en mètre cube de boue fabriquée à uneviscosité Marsh de 30 à 35 s (cf. § 3.5.9.4) par

Fig. 23 — Foreuse en tarière continue.procédé Tecvîs Solélanche

tonne d'argile dispersée. A titre indicatif, unebentonite pure présente un rendement comprisentre 15 et 18 m3/1. Au-delà, il s'agit de bento-nites dopées ou d'argiles spéciales.

La fonction essentielle d'une boue bentonitiqueest de maintenir la paroi du forage malgrél'absence de tubage de travail. La formation d'uncake peu perméable qui tapisse la paroi du forageet la pression hydrostatique exercée sur cetteparoi limitent les risques d'éboulement, réduisentles pertes de boue, évitent les infiltrations de lanappe dans le forage ainsi que le gonflement decertains sols. On a bien sûr avantage à ce quecette pression soit maximale en maintenant leniveau de la houe dans le forage au plus hautniveau possible.

Quand elle circule dans le forage, la boue permet,en outre, de remonter les sédiments qu'elle main-tient en suspension.

Toutefois, la partie supérieure du forage est tou-jours protégée par un tube guide (ou virole) de3 à 6 m de hauteur, seul capable d'éviter l'éboule-ment des terrains de couverture chargés et mal-menés par la foreuse et par les différents enginsde levage et de transport qui gravitent autourdu pieu pendant toute la durée des opérationsde forage, de ferraillage et de bétonnage. Dansle cas de barrettes, cette protection est assuréepar une murette guide ou par une virole métal-lique de forme appropriée (fig. 26).

Enfin, il est bien évident qu'en site aquatique lahauteur du tube guide est augmentée de ladistance comprise entre le fond du lit (ou de lamer) et le dessus de la plate-forme de travail.

27

Fig 24. — Vue générale d'une station de fabricationet de régénération de boue.

La boue est fabriquée dans une station (fig. 24et FT nu 9) constituée :—- d'une unité de fabrication comprenant la sta-tion de bouc; proprement dite avec les silos destockage de benionite, le malaxeur à turbine avecle bassin de stockage de boue neuve dont la capa-cité varie selon l'importance du chantier (50 m3

à 300 m') , et les bassins dans lesquels la boueest stockée au retour du forage ;

— d'une unité de traitement comprenant un tamisvibrant (mailles de 1 mm ;) é l im inan t les élé-ments grossiers non décantés dans les bassins deretour, et un ou plusieurs hycirocyclones qui éli-minent les sables fins et les limons.

La boue ainsi régénérée ou recyclée est contrôlée(cf. § 3.5.9) puis envoyée dans un bassin destockage particulier d'où elle est remise dans lecircuit d'alimentation générale après adjonctionde boue neuve qui permet de lui conserver sespropriétés malgré la présence de 1 à 2 % desable.

b) Outillages

II convient de préciser que tous les types d'outilss'accommodent de la boue de forage depuis lesbennes preneuses, les tarières hélicoïdales ou lestarières à godet, jusqu'aux carottiers à couronnede tungstène ou diamantée et aux divers trépansrotatifs. On peut également indiquer que la bouebenîonitique convient parfaitement à l'exécutiondes forages par simple « tançage » sous pression.

BENN'ES PRENEUSES (cf. FT n™ 2 et 10)Ces outils sont adaptés, selon leurs profils, aussibien au forage des puits cylindriques que desbarrettes. En fonction du mode de forage, undistingue :— les bennes suspendues à un câble (fig. 25) dontle guidage gravitaire est amélioré par l'utilisationd'une jupe. Dans cette catégorie, les matérielsutilisés diffèrent encore suivant leur système de

Fig. 25. — Benne type SC Benoto suspendueet manceuvrée par câbles.

Flg. 26. — Forage pour pieu barrette à l'aide d'une benne- kelly • (noter la présence de la virole métallique en télé

de forage)

28

manœuvre qui peut être à câble, hydraulique ouhydroélectrique ;

— les bennes solidaires d'un kelly (fig. 26)suspendu el guidé par glissière. Les kellys actuelspermettent de dépasser 40 m de profondeur etles dimensions des bennes, de section ronde ourectangulaire, varient respectivement de 120 à180 em de diamètre et de 30 à 150 cm de largeurpour 120 à 300 cm de longueur. Le fonctionne-ment de ces bennes est mécanique, hydrauliqueou hydro-électrique ;

— les bennes accro-chée* ait balancierd'une pelle hydrauliquesou âirecternent, soitpar l'intermédiaire d'un« bâli long ». Elles sontutilisées avec des pellesforeuses, ielles que les« Artois » ou les « Pro-vence » de Benoto, oudes pelles Poclain ( fig.27) du type L (LY 80,LC 80, LY deux ponts)el du type G (GY 120,GC 120, GC 150). Selonla configuration adop-tée, la forme des fora-ges (ronds, carrés ourectangulaires ) , la pro-fondeur peut a t te indre15 à 16 mètres. Ce pro-cédé est évidemmentréservé à l'exécutiondes puits el des bar-rettes dans des terrains F'9- 27 • Forage cyiindn-

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Poclain équipée d'un . bâtilQng ..

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de tubage de travail.

TARIÈRES PLEINES ET TARIÈRES À «ODETS « BUCKETS »II s'agit d'outils exclusivement adaptés à la réali-sation de pieux cylindriques et, en principe,utilisés alternativement sur un même chantieren fonction de la nature des terrains rencontréset du type de travail souhaité. En règle générale,les tarières pleines (fig. 28) conviennent en débutde forage et pour traverser les couches densesalors que les tarières à godet ou « buckets »(fig. 29) se révèlent efficaces en terrains meubîes

\

Fig 28. — Exemple de tarière pleine (Williams).

.

Fig 29. —• Buckel en position ouverte

29

Fig 30. — Kelly téleacopique

et permettent un meilleur nettoyage du fond detrou.

Tarières ou buckets sont fixés à l'extrémité d'un« kelly » monobloc ou télcscopique (fig. 30)actionné par la table de rotation de foreuses dutype Calweld, Watson, Trevisani, Williams.. . adap-tables selon les modèles (cf. FT n" 7) sur camionou sur tout engin porteur à chenilles (pelle,grue...), ce qui confère à l'ensemble une grandemobilité et une parfaite indépendance.

Les types de tarières ordinaires ou spécialesvarient selon les constructeurs el leur forme estfonction des terrains à forer (cf. FT n" 8).

Etant donnée l'importance des couples néces-saires pour traverser des terrains de duretémoyenne au-delà d'une vingtaine de mètres deprofondeur, la dimension des « buckets » dépasserarement 1,50 m de diamètre.

On peut toutefois effectuer des forages de plusde 3 m de diamètre en adaptant sur les tarièresdes élargisseurs à lames (cf. FT n" 8).

En fond de forage, des bennes à lames extensiblespermettent d'obtenir des diamètres doubles outriples de celui du fût (constilution de pattesd'éléphant). Cette technique est toutefois peuusitée en génie civil.

CAROTTIERS SIMPLES À COURONNE DENTÉE STELLITÉE

De tels carottiers de 0,30 m à 3 m de diamètresont utilisés pour la traversée de terrains parti-

Fig 31. — Exemple de carottes de calcairede 85 cm de diamètre.

culièrement raidcs (fig. 31} , pour obtenir unancrage suff isant dans un substratum très résis-tant ou encore pour la réalisation de pieuxsécants. Toutefois, ils n'excluent pas le recoursau Irépannage quand l'extraction de !a carotte.s'avère impossible (cf. FT n" 8ï.

TRfiPANS ROTATIFS

Ces outils désagrègent les terrains dont les frag-ments sont remontés, par circulation inverse, àl ' intérieur des tiges de forage.

Dans les terrains meubles, on utilise des trépansà dents ou à lames (fig. 32) el dans les rochesdures on a recours aux trépans à molettes ou àrouleaux étages (fig. 33) qui dérivent des outilsemployés en forages pétroliers (cf. FT n" 8). Lesdiamètres courants vont de 30 cm (12") à 120 cm(48"), mais tous les fabricants mentionnent quel'on peut obtenir sur demande des outils pouvantdépasser 2 m de diamètre et adaptés à toutesles catégories de terrains susceptibles d'êtrerencontrés.

c) Modes de forage

SANS CIRCULATION

Dans ee cas, la boue est déversée dans le forageen proportion de l'avancement de l'outil et elleest ensuite récupérée par pompage en cours debétonnage, au fur et à mesure de la remontée dubéton. Cette boue, qui ne peut être régénérée defaçon continue, se charge progressivement ensédiments et doit donc être renouvelée en coursde forage chaque fois que les contrôles, effectuésrégulièrement sur des échantillons prélevés à diffé-rentes profondeurs, en font apparaître la néces-sité. A cet effet on uti l ise des « bouteilles àprélèvements » de capacité suffisante ( = 2 litres)pour permettre de réaliser les différents contrôlesde qualité de la boue (densité, teneur en sable,viscosité, pH, filtrat et teneur en eau libre ; cf.§ 3.5.9 et FT n" 9).

On a essentiellement recours à ce procédé pour!a réalisation de forages à l'aide de tarières etde bennes preneuses.

30

Fig 32 — Exemple de trépan rotatif à lamespour terrains meubles.

Flg 33. — Exemple de trépan rotatif à rouleaux étagespour roches dures.

PAR CIRCULATION DIRECTE (fig. 34)

L'eau, ou la bouc, est refoulée à l'aide d'unepompe puissante par l'intérieur des tiges deforage et remonte dans l'espace annulaire com-pris entre ces tiges et ïa paroi du trou.

Cette méthode permet le recyclage continu de laboue en cours d'opération, mais pour les pieuxde gros diamètre l'espace annulaire est tel quela vitesse ascensionnelle est insuffisante pourremonter efficacement les sédiments et pourobtenir un nettoyage satisfaisant du fond deforage.

Touret

, Câble de manœuvrei train de tiges

FlexibleTalimentation

Vers bassin

Ti9e de ffrotation rr4l DePulsP°mPe

V Table de•;i n

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-1 ^flotation

H__D9BQND

Tubage_ de tête

Flg. 34 — Schéma de principede la circulalion directe.

. Tige deforage

! Trépans rotatif

Les techniques de perforation liées à cetteméthode sont :— Le lançage sous une pression d'eau de l'ordrede 0,5 à 1 MPa dans les terrains peu consistantset pour les diamètres de 30 à 70 cm. L'outil(fig. 35) solidaire de la lance est constitué d'uneou plusieurs buses montées sur un porte-busescalibrcur (couronne à dents stellilécs). Il fautsavoir toutefois qu'en raison même de la médio-crité des terrains auxquels il s'applique, ce pro-cédé, qui ne permet pas de maîtriser efficacementle diamètre du forage, peut conduire à des agran-dissements locaux de section, difficilement déce-lables.— La rotation au trépan à molettes ou au carot-tiar pour tous autres types de terrains jusqu'à120 cm de diamètre.

Fig. 35 — Exemplede buse de lançageavec calibreur.A gauche du tubagede tête, le branche-ment d'évacuationde l'eau chargéede sédiments.

31

PAR CIRCULATION INVERSE

Ce procédé consiste à remonter par l'intermé-diaire de tiges porte-outil la boue déversée dansl'espace annulaire compris entre ces tiges et laparoi du forage. Cette ascension centrale de laboue chargée de sédiments est obtenue par aspi-ration depuis la surface {fig. 36} ou par injectiond'air comprimé (fig. 37) à la base du train detiges. La vitesse ascensionnelle ainsi obtenue per-met de remonter en totalité les matériaux broyéspar l'outil (trépan rotatif en l'occurrence).

Cette méthode évite les remontées incessantes del'outil de forage et permet d'augmenter le poidssur l'outil par simple addition de mages-liges,ce qui a pour avantage de limiter les efforts

verticaux sur la table de rotation. C'est notam-ment un procédé bien adapté aux sites aquatiques.

En outre, la circulation rapide de la boue constam-ment épurée assure un refroidissement efficacede l'outil.

Dans cette gamme de matériel, on connaît lesmachines Salzgitter, CÎS Solélanche plus spécia-lement utilisées pour la confection des paroismoulées, Hydrofond et Calweld (cf. FT n° 11).

La figure 38 met en évidence les dimensions desfragments rocheux susceptibles d'être extraitspar cette méthode (matériaux de fondations despiles du pont de franchissement de l'estuaire dela Loire entre Saint-Nazaire et Mindin).

To u retTige de

rotation

Câble de manœuvreain de tiges

•xible à vicie

Flexible d'aspiration

.

Depuis f^?réservoir'

Fig. 36. — Schéma deprincipe de la circulation

inverse par aspiration

pompe etbassin de décantation

derotation

Clapeta nti-retour

i_Tubagede tête

Tige deforage

Touret fluideet air

Aircomprimé

Tige derotation

Depuisréservoir

Trépan rotatif

Câble de manœuvredu train de tiges

Flexiblede rejet

Vers bassinde décantation

de rotation

Fig. 37. — Schéma deprincipe de la circulation

Inverse par injectiond'air comprimé

Tubage deforage

Injectiond'air

Trépanrotatif

Fig 38. -- Fragments de gneiss remontes par circulationinverse au cours d'un forage au trépan rotatif à rouleaux

étages.

Il résulte de telles aptitudes un nettoyage optimaldu fond de forage, ce qui constitue une des condi-tions essentielles de la qualité du contact béton-sol en pointe, paramètre déterminant vis-à-vis dubon comportement des fondations.

On peut citer encore, à titre d'exemple pour leurcaractère exceptionnel, les pieux de fondation dupont Maracaïbo et du monorail aérien de Tokyoforés jusqu'à 70 m grâce à ce procédé qui, actuel-lement, se révèle sans conteste le plus efficacetant du po in t de vue de la qual i té , et par consé-quent de la sécurité, que du point de vue desperformances.

3.2.1.2. A\'nc eau claire

L'exécution de forages à l'eau claire ne constituequ'un cas particulier de la méthode générale deforage sous boue bentonitique. Elle ne peut cor-respondre en outre qu'à des conditions géotech-niques assez exceptionnelles puisque, si la paroidu forage est stable sous l'eau (cas des sols cohé-rents raides par exemple), la conception mêmed'un système de fondation sur pieux est peut-être discutable. Toutefois, elle reste valable ensite aquatique ou dans les sols argileux com-pressibles quand le substratum très résistant nejustifie pour la poursuite du forage, ni l'allonge-ment du tubage, ni le recours à la boue, qui doiten outre être évité autant que possible dans lesmatériaux cohérents en raison de la réduction de

la valeur du frottement latéral qui en résultepour le pieu.

Dans ce cas, !e niveau de l'eau dans le forageest maintenu grâce à la virole de tête au-dessusde celui de la nappe phréatique de façon à ceque l'écoulement soit dirigé du trou vers le sol.Dans le cas contraire, les forces de percolationaggravent en effet les risques d'éboulement. Lemaintien du niveau d'eau en tête du Forage pen-dant toutes les phases d'exécution de pieuxs'oppose, en outre, aux éventuelles circulationsverticales ascendantes susceptibles de remanierle fond de la fouille et de délaver le béton frais.

3.2.2. Forage à sec

Les terrains justifiant des fondations sur pieuxétant généralement noyés (nappe phréatique trèsprès du TN), cette possibilité est malheureu-sement rare- Elle se présente parfois dans lesterrains cohérents très peu perméables où lesforages peuvent être exécutés à l'aide de tousles outils et de toutes les machines précédemmentévoqués, mais aussi plus simplement avec despelles mécaniques (Poclain par exemple) équipéesde bennes preneuses ou encore de façon plusrudimentaire à la main dans des circonstancestrès particulières (petit chantier, profondeurs fai-bles, peu de sujétions de blindage ou accès trèsdifficiles aux machines).

3.3. TREPANNAGE PAR PERCUSSION

Cette méthode, qui doit toujours conserver uncaractère exceptionnel, consiste à détruire lesmatériaux très raides ou rocheux à l'aide d'outilslourds (trépans) de formes diverses (à lame sim-ple, cruciforme, etc.) tombant en chute libre surl'horizon à franchir.

Il s'agit d'une opération longue, difficile el coû-teuse pour laquelle il n'existe pas de règlesprécises. Il convienl donc, d'une part d'en appré-cier l'opportunité sur la base de données géotech-nïques précises et en fonction des nécessitéstechniques du projet, et d'autre part d'obtenir lameilleure adéquation possible du matériel au pro-blème posé (type, dimensions et poids du trépannotamment) (cf. FT n" 2).

Pour obtenir un ancrage correct dans !e substra-tum, l'utilisation du trépan doit permettre laperforation de la roche sur une profondeur corres-pondant à deux ou trois diamètres si nécessaire.Mais on conçoit aussi que ce doit être là unelimite maximale car si la hauteur du trépannagedevait être pîus importante, soit pour obtenirl'ancrage dans le substratum, soit pour franchirdes couches intermédiaires, le doute serait permisquant au choix du système de fondation ou dumatériel sur un site qui aurait peut-être justifiéle recours à des trépans rotatifs ou à des carot-tiers fà couronne stellitée ou à dents detungstène).

On retiendra aussi que si l 'efficacité du trénan-nage est incontestable dans les formationsrocheuses ou en présence d'obstacles naturels ouartificiels, elle est beaucoup plus aléatoire dansles terrains simplement compacts tels que lesargiles et les marnes raides par exemple. Dans

de telles formations, on préférera donc les moyensde forage rotatif et on évitera notamment l'emploides ensembles trépan-soupape trop souvent pro-posés, indépendamment des conditions géotech-niques sur les petits chantiers sous prétexte delimiter les coûts de mise à disposition et de replie-ment du matériel. En effet, l'économie apparentesusceptible de mili ter a priori en faveur des pro-cédés les moins sophistiqués est ensuite généra-lement annihilée par les plus-values qui résultentdes difficultés et des relards inhérents à l'inadé-quation des techniques aux problèmes posés.

Maintenant, quand l'opportunité de la méthode estadmise, il convient encore d'adapter les outils auxdifficultés spécifiques de chaque chantier, notam-ment pour améliorer leur guidage (tubes guidesen tête, couronnes guides à la base ou encoreen tête el à la base, telles que sur la figure 39par exemple).

Fig 39 — Exemple de trépan cruciforme munide couronnes guides

Enfin, quels que soient les motifs qui justifientle recours au trépan nage, on rappelle que sonrèglement doit être prévu au mètre et non àl'heure, aussi bien dans l ' intérêt du maître d'ccu-vre que dans celui de l'entreprise alors directe-ment concernée par l'emploi des outils les plusjudicieux.

34. RECOMMANDATIONS

Les qualités d'un forage sont tributaires d'unepart de la nature et des caractéristiques des ter-rains rencontrés et d'autre part du choix dumatériel utilisé. On retiendra les qualités fonda-mentales suivantes :— la tenue et la régularité de la paroi afin deconférer au pieu des dimensions aussi prochesque possible des dimensions théoriques et d'éviterainsi les consommations prohibitives de béton ;— le respect de la verticalité ou de l'inclinaison,même au niveau de l'ancrage, ce qui, dans le casd'un substratum fortement incliné, peut poserquelques problèmes ;

- le respect de la profondeur d'ancrage dans lesubstratum conformément au projet, ce qui peutbien sûr orienter le choix sur tel type d'outil ousur tel procédé p\utôl que sur tel autre ;

33

— le nettoyage correct du fond de trou, defaçon à obtenir après bétonnage le plus parfaitcontact possible béton-sol, sans interposition desédiments.

3.4.1. Tenue et régularité de la paroi

Hormis les sols cohérents consistants ou secs,dans lesquels la paroi des forages est naturel-lement stable et régulière, mais qui précisémenten raison de leurs qualités requièrent rarementdes fondations profondes, on distinguera ci-dessous cinq types principaux de terrains, dontla traversée nécessite des précautions particu-lières, les problèmes spécifiques d'ancrage dans lesubstratum étant examinés par ailleurs.

Cependant, quelle que soit la nature des terrains,on n'oubliera jamais que la tenue de la paroi estd'autant mieux préservée que la durée d'exécu-tion du forage est plus courte et que les délaisd'enchaînement des phases suivantes (gainage,ferraillage, bétonnage) sont plus réduits.

A cet égard on retiendra qu'en principe, le foragesans tubage d'un pieu, ou d'un puits, de longueurnon exceptionnelle, ne doit être entrepris quedans la mesure où son bétonnage est susceptibled'être réalisé dans la même journée.

Exceptionnellement, quand, pour rentabiliser lematériel ou pour rattraper le temps perdu enimmobilisations (fréquemment provoquées pardes pannes ou des retards d'approvisionnement),l'entrepreneur souhaite commencer un, voire plu-sieurs forages en fin de journée, on veillera toutparticulièrement à ce qu'il puisse tous les acheveret les bétonner au plus tard le lendemain.

Bien évidemment, dans ce souci constant delimiter les risques d'éboulement, il importe decoordonner parfaitement les opérations succes-sives qui président à l'exécution d'un pieu, etnotamment d'éviter au maximum les aléasd'approvisionnement du béton qui doit être misen œuvre immédiatement et sans interruptionaprès équipement et nettoyage du forage. Detelles exigences, qui impliquent l'installation oule choix d'une centrale à béton à proximité duchantier et une parfaite organisation des mouve-ments de camions, rejoignent d'ailleurs les impé-ratifs liés aux conditions de transport néces-saires au maintien des qualités des bétons (cf.6.3.2).

Par ailleurs, on se souviendra que le trépannage,par les ébranlements qu'il engendre au niveaudes couches supérieures, constitue toujours unfacteur d'aggravation des risques d'éboulement.

3.4.1.1. Sols cohérents de consistance moyenne à-faible

II s'agit de terrains susceptibles d'être forés parpresque tous les procédés. Toutefois, pour desépaisseurs supérieures à 20 m, il devient difficilede foncer (ou de battre) et d'extraire des tubesde travail en raison de l'accroissement très rapidedu frottement latéral avec la profondeur. Dansces terrains, les procédés de forage à l'eau claireou sous boue bentonitique sont donc préférables,les outillages correspondants (tarières, bennespreneuses) permettant d'ailleurs d'obtenir desrendements très satisfaisants auxquels ne doit

cependant pas être sacrifiée la qualité du forage.En effet, la difficulté réside, en l'occurrence, dansl'obtention d'une paroi régulière, les risques desurdiamètre dû à l'excentrement du mouvementde l'outil croissant avec la profondeur et avec lavitesse de rotation.

Par ailleurs, de telles formations recèlent souventdes lits sableux ou graveleux dans lesquels circu-lent des nappes en charge. Les éboulements loca-lisés susceptibles d'en résulter peuvent, à la limite,invalider le procédé de forage initialement prévu.Seules des reconnaissances géotechniques et desétudes hydrogéologiques préalables, permettantd'apprécier notamment la probabilité de tellescirculations, sont de nature à éviter ces aléas encours de travaux.

A titre d'exemple, on peut citer le cas d'un chan-tier sur lequel la réalisation de parois mouléessous boue bentonitique a dû être interrompueà cause d'une circulation d'eau abondante au seind'une couche graveleuse intercalée dans une for-mation cohérente présumée homogène. En lacirconstance, il a fallu recourir à des pieuxsécants exécutés avec tubage provisoire (fig. 40).

Enfin, les remblais construits trop récemment sursols compressibles et sans précautions particu-lières, par les poussées latérales qu'ils engendrent,peuvent provoquer l'éboulement des forages exé-cutés à leur pied. C'est une des raisons pour les-quelles il convient d'édifier de tels remblais bienavant la réalisation des pieux forés, de tellesdispositions constructives permettant par ailleursde limiter les efforts horizontaux sur les fûts etles tassements différentiels remblai-ouvrage. Dansce cas, il est en outre bien évident que des foragesà l'abri d'un tube de travail sont préférables auxforages exécutés sous la seule protection de bouebentonitique.

Il est à notre en outre, d'une façon plus générale,que lorsque la proportion de sable augmente dansles formations cohérentes très peu consistantes,l'efficacité de la boue devient souvent aléatoire,ce qui conduit parfois à recourir in extremisà des palliatifs coûteux pour assurer la tenue desparois. C'est ainsi que sur le site d'un ouvraged'art important, il a fallu injecter des argilessableuses molles par un coulis de ciment avantde pouvoir les forer sans risque d'éboulement sousboue bentonitique. Il est bien évident, qu'enl'occurrence, des forages avec tubes de travaileussent encore été plus avantageux.

3.4.1.2. Terrains pulvérulents hors d'eau

II s'agit soit de formations naturelles, soit dedépôts ou de remblais plus ou moins grossiers.

Les procédés susceptibles d'être utilisés pourtraverser de tels matériaux dépendent de la granu-lométrie, de la densité et de la puissance descouches :— Les sables et graviers peuvent être forés parla plupart des matériels suivants :

• soit un tubage de travail récupérable quandla puissance de la couche et le diamètre dupieu sont suffisamment modestes pour queles frottements latéraux restent compatiblesavec les énergies d'enfoncement et d'extrac-tion disponibles,

34

Repiquage pour encastrementd'un plancher

Empreinte de la couchegraveleuse

Fig 40. — Pieuxsécants néces-sités par la pré-sence d'unecirculation d'eauImportante ausein d'une couchegraveleuse.

• soit une boue bentonitique dont l 'util isât ionn'est limitée nî par la profondeur ni parle diamètre du l'orage.

Dans ces terrains, le forage à l'eau claire sanstubage est évidemment inadapté mais, en revan-che, dans certaines conditions favorables (couchessupérieures peu épaisses, cohésion due à uneproportion Importante de fines ou à l'existenced'une matrice argileuse), le; forage à see peutêtre envisagé sous la seule protection d'une viroleen tête.

— Dans les formations comportant des élémentsde grandes dimensions (remblais rocheux, enro-chements, éboulis de pente, alluvions fluvio-glaciaires), les procédés de forage sous bouebenlonilique ne permettent d'assurer ni la tenue,ni la régularité de la paroi. Tl faut donc recouriraux méthodes de forage à l'abri de tubes detravail épais f 1 cm), qu'il est d'ailleurs souhai-table de mettre en place par louvoiement {cf. FTn" 4) plutôt que par battage ou par vibration, etil faut préférer aux ensembles trépan-soupape despu tils plus élaborés lois que les [répans-bennes oules trépans rotatifs. Les grands diamètres deforage nécessités par ces matériaux impliquentd'ailleurs le recours quasi systématique à de telsoutils et excluent pratiquement les matériels dutype trépan-soupape réservés en principe auxpieux de dimensions plus modestes ( 0 ^ 1 m).

Enf in , comme précédemment, dans certainesconditions favorables à la tenue de la paroi, leforage à sec pcul èlre envisagé sous la seuleprotection d'une virole en tête, mais bien sûrdans ce type de formations de telles conditionssont rarement réunies.

D'une façon générale, on retiendra d'ailleurs quedans ces matériaux les forages sont toujours diffi-ciles el onéreux même avec les matériels lesmieux adaptés. Il est donc tout particulièrementrecommandé en l'occurrence de ne concevoir desfondations sur pieux que si aucune autre solutionne peut être préférée.

3.4.1.3. Terrains pulvérulents noyés

II s'agit des mômes formations que précédem-ment, mais baignées par la nappe phréatique,voire situées en zone fluviatile, lacustre, lagu-naire ou maritime.

Les considérations précédentes s'appliquent doncà cette catégorie de matériaux pour lesquels lesdifficultés d'avancement, liées à la granuloméîrie,sont d'autant plus conséquentes, qu'en site aqua-tique notamment (cours d'eau à caractère torren-tiel des hautes vallées par exemple), les condi-tions d'affouillements impliquent des fichesimportantes.

Toutefois, le recours aux procédés de torage sousboue bentonilique doit être décidé ici avec plusde circonspection en raison de leur efficacitéhasardeuse vis-à-vis des risques d'éboulement dansles sables lâches ou en présence de circulationséventuelles qui d'ailleurs doivent être préalable-ment reconnues avec précision, quelle que soitla méthode envisagée, af in de juger de l'opportu-nité de se prémunir contre le délavage du bétonfrais par un gainage définitif ( c f . § 4.2.1). Onremarquera à cet égard qu'en site fluviatile notam-ment, les risques d'alTouillements s'ajoutent sou-vent aux risques de circulation d'eau et qu'enconséquence, il convient de prévoir des gainesépaisses résistantes à l'érosion. Il peut alorss'avérer oppor tun , si la nature el notamment lagrariulométrie des matériaux l'autorisent par ail-leurs, d'adopter un procédé de forage (vibro-loncage par exemple) qui permette d'utiliser detelles gaines comme tubage de travail nonrécupérable.

Par ailleurs, le rôle lubr i f iuateur de l'eau d'unepart et les circulations ascendantes créées paraspiration lors de l 'extraction des matériauxd'autre pari , créent à la base du tubage desrisques d'éboulement plus redoutables que dansdes formations non immergées. Or ces éboule-menti qui peuvent être très conséquents devien-nent particulièrement nocifs quand les pieux sontexécutés en pied de remblai ou sur des pentesdont la s tabi l i té risque alors d'être mise en péril(fig. 4 l ) .

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Flg. 41 — Fissure en tête d'un remblai due a la réalisation depieux foras en pied de talus.

35

Pour limiter la gravité de tels risques, on veil-lera donc, dans les terrains pulvérulents noyés,d'une part à ce que l'outil de forage précède lemoins possible le tube de travail et, d'autre part,à maintenir en tête un niveau d'eau supérieurà celui de la nappe afin d'éviter tout phénomènede renard à la base du tubage.

Ces mesures, comme la proscription de toutrecours à des systèmes brutaux de forage, telsque l'ensemble trépan-soupape, s'avèrent particu-lièrement importantes lorsque le niveau de fonda-tion se situe dans ces terrains. Faute de tellesprécautions en effet, le remaniement susceptiblede s'ensuivre à la base des pieux risque d'êtretel que le terme de pointe pris en compte dansles calculs de force portante soit complètementannihilé et nécessite, pour être reconstitué, desinjections toujours très onéreuses et d'une effi-cacité aléatoire.

Maintenant, quand letube de travail atteintbrutalement le refussur le toit d'un sub-stratum rocheux, leforage y est générale-ment poursuivi au tré-pan qui produit untrou de forme irrégu-lière, notamment danssa partie supérieuresouvent très ébréchée.Il en résulte entre letube et le rocher desinterstices parfois im-portants par lesquelspeuvent s'ébouler enplus ou moins grandequantité les matériauxp u l v é r u l e n t s susja-cents (fig. 42). Ce sonlces terrains éboulésqui, remontés avec lesdéblais rocheux, té-moignent d'un tel inci-dent. On dit parfoisque la « fermeture du tube » n'est pas correcte.Pour y remédier, c'est-à-dire pour assurer cette« fermeture du tube », on peut par exempledéverser de l'argile en fond de forage et la com-pacter tout en relevant légèrement le tube detravail de façon à dilater ce bouchon cohérentcontre les matériaux pulvérulents situés immé-diatement au-dessus du rocher (fig. 43).

On redescend ensuite le tubage jusqu'au rocherà travers ce corroi dont on extrait enfin l'excé-

Fig. 42. — Schéma type del'arrivée de sable sous untube de travail au contact

du substratum.

I t ' , .S1

dent de l'intérieur du tube et du forage. Biensûr, la « fermeture du tube » est facilitée quandle rocher présente une frange d'altération plusou moins meuble dans laquelle un ancrage mêmefaible est possible (fig. 44).

Enfin, il faut se souvenir que de tels problèmesse posent avec plus d'acuité lorsque le substratumrocheux présente une surface d'érosion irrégu-lière ou lorsque les pieux sont inclinés. Quandles reconnaissances préalables mettent de telsrisques en évidence on en tiendra donc compte,tant au niveau de la conception que pour le choixdes méthodes et des matériels à remettre enœuvre.

Fig. 44. Ancrage du tube de travail facilité par l'existenced'une frange d'altération du substratum.

Fig. 43. — Exemple de fermeture du tube de travailpar corroi d'argile.

3.4.1.4. Sols historiques

Ce sont, d'une part les dépôts sédimentaireshistoriques ( <^ 2000 ans) que l'on rencontre leplus souvent en zone littorale et sublittorale(vases lagunomarines) ou dans les dépressionset les fonds de vallée marécageux (tourbières)et d'autre part les terrains remaniés ou déposéspar l'homme (remblais, décharges, matériaux decomblement d'anciennes zones d'extractions, defossés artificiels ou de talwegs naturels) et quirésident pour la plupart dans les zones urbaineset suburbaines. Outre que ces sols présententdes caractéristiques mécaniques généralementtrès médiocres et souvent très hétérogènes, ilsrecèlent fréquemment des vices cachés (vestiges,anciennes constructions, anciens réseaux, an-ciennes fondations, épaves, traverses en bois, etc.),qui constituent des sujétions très sérieuses deforage.

La présence éventuelle de tels obstacles dont lefranchissement nécessite souvent la mise en œuvrede moyens importants, en entraînant des dépenseset des pertes de temps considérables, doit doncêtre mentionnée avec le plus de précision pos-sible dans le Dossier de consultation des entre-prises (DCE).

En l'occurrence, seules des prospections trèscomplètes comprenant de nombreux sondages dereconnaissance rapide sont aptes à localiser cesrisques sur les sites que les études géologiquespréalables signalent à l'attention du maîtred'œuvre dès l'élaboration des avant-projets.

Dès lors que de tels vices sont parfaitementrepérés et leur importance bien estimée, il estpossible de limiter les aléas d'exécution en pré-voyant au CCTP l'obligation pour l'entreprise dedisposer du matériel le mieux adapté à ces condi-tions particulières de chantier et notamment de

36

tubages, de moyens de trépannage puissants, demoyens de forage en rotation (foreuse, carottierou trépan rotatif).

3.4.1.5. Terrains karstiques

Les terrains karstiques posent un double pro-blème de conception des fondations et d'exécutiondes forages pour pieux [15] :

— La conception de fondations sûres mais nonprohibitives en site karstique est tributaire dela représentativité des résultats de la reconnais-sance. Or, il convient de rappeler que nous nedisposons d'aucune méthode précise capable derenseigner sur la position, la géométrie et l'am-pleur réelle des phénomènes karstiques (saufdans les cas extrêmes) dont l'existence sur unsite a pu être révélée par des observations desurface (avens, cavités apparentes, entonnoirs,etc.), par une étude géologique ou par sondages.

Cette carence est d'ailleurs d'autant plus gênanteque les constructions sont plus modestes, car ilconvient d'une part d'évaluer les risques avecle minimum d'aléas et d'autre part de proposerles solutions de fondation les plus efficaces etles moins onéreuses possible. Actuellement, àmoins de multiplier inconsidérément les sondagesponctuels, un degré de certitude suffisant ne peutdonc être atteint en la matière au niveau desprojets.

Sauf en cas d'option délibérée pour une solution« radier général », c'est donc au stade des tra-vaux, lorsque l'implantation des semelles ou despieux est bien définie, qu'il convient de compléterla prospection à l'aide de sondages de reconnais-sance rapide (au wagon drill par exemple) àl'emplacement de chacun des appuis de l'ouvrageafin de s'assurer de l'absence de karst sous lesniveaux prévus de fondation.

On retiendra, cependant, que dans de tels ter-rains, il est préférable dès les premières recon-naissances de multiplier le nombre de sondagesrapides avec diagraphies afin d'obtenir la meil-leure image possible du site plutôt que de recher-cher trop de précision sur la nature et lescaractéristiques des matériaux rencontrés.

— Les sujétions d'exécution de pieux en sitekarstique consistent essentiellement en pertes deliquide de forage et en surconsommation parfoistrès importante de béton.

Pour pallier ces difficultés, les solutions, d'effica-cité d'ailleurs variable, dépendent de la natureet des caractéristiques exactes du réseaukarstique.

Des fissures nombreuses mais de dimensionsmodestes ne relèvent pas en effet des mêmesdispositions constructives que des cavités impor-tantes.

Ainsi, en présence d'un réseau dense de fissuresmoyennes à fines, les procédés de forage sanstube de travail peuvent être maintenus si lespertes de liquide de forage ne sont pas exces-sives. Si non, il faut alors recourir à l'injectiondu massif de façon à constituer un rideau d'étan-chéité autour des pieux ou des groupes de pieuxmais il s'ensuit des dépenses rapidement prohi-bitives.

En revanche, dans le cas de cavités conséquentes,on préférera les méthodes de forage à l'abri d'untube de travail suffisamment épais pour supporterun enfoncement par battage (souvent énergiqueen raison de la dureté des roches généralementaffectées par les phénomènes karstiques) dansl'avant-trou trépanné et on se prémunira contreles risques de surconsommation de béton soit enchemisant les pieux, soit en colmatant préalable-ment les vides. Cette opération de colmatageconsiste à remplir les cavernes rencontrées dematériaux sablo-graveleux compactés à l'aide dutrépan et à poursuivre forage et tubage à traversce terrain ainsi reconstitué (fig. 45). Une autreméthode consiste à injecter préalablement le ter-rain de coulis expansif à partir d'un foragepilote mais l'utilisation de ce procédé est encoretrop récente pour qu'on puisse se prononcer surson efficacité.

Tube detravail\

Sable graveleux compactéau trépan

Fig. 45. — Schéma de principe d'un remplissage de karst.

3.4.2. Respect de la verticalité ou de l'inclinaison

3.4.2.1. Pieux verticaux

Le CPC type (article 3.09.41) stipule que le défautde verticalité du forage ne doit pas dépasser 5 mmpar mètre. Le contrôle régulier de cette vertica-lité doit permettre de corriger les dépassementsde tolérance soit en agissant sur le tube detravail, soit en redressant le kelly, mais il fautreconnaître que de telles corrections s'avèrentaléatoires quand le forage est exécuté sans tubageà l'aide d'une benne à câble, d'un trépan-benneou d'un trépan.

3.4.2.2. Pieux inclinés

D'une façon générale, les risques de malfaçonset les difficultés de réalisation inhérentes auxpieux forés verticaux sont aggravés quand il s'agitde pieux inclinés. En effet, quel que soit le pro-cédé utilisé, même avec un tube de travail guide,l'inclinaison, dont le défaut, comme pour la verti-calité, ne doit pas dépasser 5 mm par mètre,est très délicate à respecter notamment pour degrandes longueurs et surtout s'il faut trépannerpar percussion.

37

En particulier, aux difficultés d'ancrage déjàévoquées à propos des pieux verticaux quand lesubstratum est incliné (fermeture du tube sou-vent malaisée), se juxtaposent en effet des risquesde déplacement de la tête de ce tube (ou, le caséchéant, de la gaine) qui s'appuie contre la paroidu forage dont les parties meubles se déformentet se dégradent.

Enfin, il faut remarquer que l'inclinaison duforage risque encore d'être modifiée non seule-ment par la présence éventuelle d'obstacles(épaves, ruines, blocs, etc.), mais également parle pendagc des couches. Le pieu tend en effet àse déplacer différemment selon son inclinaisonpar rapport à ce pendage (fig. 46).

Toutes ces difficultés montrent à l'évidence lesrisques liés à l'emploi des pieux inclinés qu'ilconvient donc de proscrire dans toute la mesuredu possible puisque les techniques actuelles deforage permettent pratiquement l'exécution depieux de tous diamètres ou de barrettes dimen-sionnées en fonction des efforts appliqués et descaractéristiques mécaniques des couches de solstraversées.

Fig. 46 — Influence du pendage des couchessur l'inclinaison des pieux.

3.4.3. Ancrage dans le substratum

Quand le substratum est rocheux, l'encastrementdes pieux sur les hauteurs prévues au projet yest parfois problématique en raison des diffi-cultés de pénétration d'autant plus importantesque le rocher est évidemment plus dur et plussain. Pour l'obtenir, on doit avoir recours soitau carottage à l'aide d'outils steilités ou à dentsde carbure de tungstène, soit au trépannage enpercussion, soit au trépannage rotatif avec circu-lation inverse.

En fonction des études géotechniques, qui per-mettent de préciser les qualités du rocher, d'unepart, et des nécessaires conditions d'encastrementqui dépendent de l'intensité des efforts appliquésaux pieux d'autre part, l'en [repreneur devra doncdisposer sur le chantier des moyens de pénétra-tion les mieux adaptés pour atteindre des profon-deurs de fiche conformes à celles du projet, touteadaptation en cours de travaux devant être évitéesi elle n'est pas justifiée par des différences strati-graphiques fondamentales entre les résultats deforage et ceux de la prospection préalable.

Dans le cas du trépannage par percussion enparticulier, il convient que l'énergie de battagedisponible permette la perforation du rocher sur

deux à trois diamètres si nécessaire, dans destemps compatibles avec l'économie du projet etl'échéancier des travaux. A cet effet, la puissancedu treuil de manœuvre doit être capable d'assurerune hauteur de chute suffisante au trépan dont!e type et le poids en fonction du diamètre sontà choisir très judicieusement pour que, dans lecas d'un règlement au mètre foré, toujours préfé-rable à un règlement à l'heure, l'entreprise nesoit pas elle-même pénalisée par sa propre impré-voyance.

Cette bonne adéquation du matériel au problèmeposé peut d'ailleurs être précisée jusque dans lesdétails relatifs à la forme et aux dimensions dutrépan donl il convient d'éviter par exemple lescoincements générateurs de pertes de tempsparfois considérables. De tels incidents, fréquentslorsque la profondeur d'encastrement est supé-rieure à la hauteur du trépan, sont souvent provo-qués par des aspérités de la paroi ou par ladéviation du forage qui favorisent le dévers dece trépan dont la tête en remontant se bloquedans une anfractuosité ou sous le tube de travailéventuel (fig. 47). Quelques dispositifs de guidage,tels que tube-guide ou couronne de centrage(fig. 48 et fig. 39) permettent en principe depallier ces inconvénients.

Enfin, il convient de se prémunir contre les aléasinhérents aux variations du niveau liu substratum.Quand de tels risques ont été décelés par lareconnaissance géotechnique, on choisit en effet

Fig. 47 — Points délicatsrelatifs à l'encastrementdans un substratum rocheux

Fig. 48. — Exemple de trépan à couronne guide

Armatures

Fig. 19. — Effet de chasse selon ta dimension des pieu*

des matériels dont les performances sonl compa-tibles avec les conditions estimées les plus défa-vorables et en particulier on prévoit des kellysde longueur suffisante pour atteindre les plusgrandes profondeurs escomptées. Cet effort deprévision doit éviter les changements de matérielstoujours dispendieux en cours de chantier et d'au-tant plus regrettables qu'ils sont souvent néces-sités par des carences mineures.

3.4.4. Nettoyage du fond de trou

Conformément aux prescriptions de l'article 38(38.1.1) du fascicule 68 que l'on retrouve égale-ment dans le DTU n° 13-2, on procède, avant ledébut du bétonnage, au curage du fond de forage.

Il s'agit donc bien d'une opération à effectuerimmédiatement avant que soit entrepris le béton-nage, c'est-à-dire après la mise en place desarmatures et des gaines éventuelles et non passeulement en tin de forage où elle est effective-ment réalisée de façon quasi systématique. Lecurage du fond de forage consiste à éliminercorrectement la totalité des déblais situés nonseulement au fond, mais également en suspensiondans le liquide de forage de façon à pouvoirbétonner dans des conditions satisfaisantes etsurtout à obtenir un bon contact béton-sol, enpointe notamment. Ce nettoyage permet en outrede régulariser la forme du fond de forage etd'extraire les sols remaniés par les outils du typetarière en particulier. Enfin, la réalisation ducurage après installation des armatures et desgaines permet d'éliminer les matériaux éboulésou sédimentés pendant les délais nécessaires àla mise en place de ces équipements, délais qui,pour des pieux longs, peuvent être très importants

(plusieurs heures). Celte opération est tout à faitprimordiale dans la technique des pieux forés etil est regrettable et dangereux qu'elle soit encoresouvent négligée parce que mal comprise.

Il faut bien savoir, en effet, qu'un défaut decurage se traduit toujours par une malfaçon enpointe et il serait illusoire de croire à l'efficacitéde l'effet de chasse des sédiments par le béton(cf. chapitre 6), même en l'absence de panier àla base des cages d'armatures, et même si le tubeplongeur atteint effectivement le fond du forage(fig. 49). Cependant, il est incontestable que sile contrôle visuel du curage d'un forage sec estaisé, il en va tout autrement en présence d'eauou de boue benlonilique.

Les difficultés du contrôle el l'impression faus-sement rassurante que l'effet de chasse suppléele curage imparfait sont donc les facteurs essen-tiels qui encouragent maître d'œuvre et entrepre-neur à minimiser l'importance de cette opérationconsidérée seulement comme la phase finale du[orage. Pour la réaliser, on a donc tendance àutiliser les matériels qui ont servi à l'exécutiondu forage et trop souvent on n'y consacre pas lesmoyens spécifiques souhaitables. Cette façon deprocéder ne permet ni d'éliminer les risques desédimentation des sables pendant la durée d'instal-lation des gaines et des armatures, ni d'éviterle remaniement plus ou moins grave du fond deforage dans les terrains pulvérulents (dans detels terrains, on sait notamment que tout recoursà la soupape en fin de forage est extrêmementnocif et doit être impérativement proscrit). Denombreux exemples relatifs à des terrains et àdes techniques de forage très divers (avec ou sanstube de travail, avec ou sans circulation de bouebentonitique) témoignent des difficultés et desdéfauts (fig. 50) consécutifs à de mauvaises condi-tions de nettoyage {arrêt prématuré de la caged'armalures sur des sédiments dont l'épaisseurpeut atteindre plusieurs mètres puand îa boue deforage n'est pas ou est mal régénérée, présence desédiments repérés par auscultation sonique ounar carottage du pieu a posteriori, remaniementdu fond de forage mis en évidence par des essaisgéomécaniques effectués sous la pointe du pieuaprès son exécution).

Dans tous les cas. les forages avaient été nettoyésà l'aide des procédés disponibles sur le chantier(soupape, trépan-benne, pompage et injection dela boue en lête de forage, circulation directe) etils avaient parfois été réceptionnés sur la foi decritères peu significatifs tels que l'absence dematériaux remontés à la soupape ou au trépan-benne ou encore la présence de moins de 2 %

Fig. 50. — Exemple de carottage effectué en fond de pieu, mettant en évidence la mauvaise liaison entre béton et rocher(interposition de 40 crn de sable).

39

Fig. 51. — Nettoyage d'un fond de forage par circulation deboue utilisant le tube plongeur.

de sable ^ 80 y. dans la boue régénérée (conditionnécessaire à la bonne tenue de la paroi maisinsuffisante vis-à-vis des risques de sédimentationdes sables plus grossiers, de 5 mm à 80 u, parexemple). Au contraire, de tels incidents sont rare-ment à déplorer (si l'on excepte bien sûr lesrisques d'éboulements) quand les forages sontexécutés sous circulation inverse de boue bento-nitique. C'est en effet la seule méthode qui per-mette de remonter efficacement des sédimentsdéposés en fond de forage jusqu'à leur éliminationcomplète sans qu'il s'ensuive de gêne pour lesopérations d'équipement du pieu en gaines etarmatures.

Un tel nettoyage peut durer tout Je temps néces-saire (que le liquide de forage soit régénéré s'ils'agit de boue ou perdu s'il s'agit d'eau) et n'êtreinterrompu qu'à l'instant précis du bétonnage.

La possibilité d'établir une circulation inverseen fin de forage n'est en aucune façon l'apanagede la technique proprement dite de forage de cetype. En effet, quel que soit le procédé de forageadopté, il est toujours possible d'établir une tellecirculation soit par l'intermédiaire du tube plon-geur (ou d'un train de tiges spécial) branché entête sur une pompe aspirante (fig. 51 et fig. 52)ou muni d'un dispositif d'injection d'air compriméà sa base (fig. 53), soit grâce à une pompeimmergée. Ces équipements relativement simples,dont l'utilisation ne constitue pas une sujétionimportante, doivent donc pouvoir être imposéspar le CCTP sur tous les chantiers de pieux forés.Dans tous les cas l'enjeu, c'est-à-dire, rappelons-le, la qualité du contact « béton-sol en pointe adont dépendent le comportement et la pérennitédes ouvrages fondés sur pieux, justifie certaine-ment les dépenses supplémentaires qui peuventen résulter.

3.4.5. Propriétés requises pour la boue de forage

3.4,5.1. En cours de /orage

Outre son aptitude à maintenir la paroi (et, lecas échéant, à remonter les sédiments), la bouedoit conserver pendant toute la durée du foragedes qualités propres à limiter l'usure du matériel(pompes notamment).Pour que l'ensemble de ces conditions soit rempli :

— le cake doit être à la fois résistant et minceafin d'assurer la stabilité de la paroi sans être

Vers station derecyclage- ---

Bouerecyclée

52. — Principe du nettoyage d'un fond de forage parcirculation de boue recyclée.

Bouerecyclée-

Air comprimé

ï

Fig. S3. Principe de nettoyage d'un fond de forage paremulsion d'air comprimé.

40

détruit par l'outil. Si pour les forages de recon-naissance (miniers et pétroliers notamment),l'épaisseur de cake mesuré au filtre presse (cf.FT n° 9) ne doit pas excéder 0,5 à 1 mm (avecun filtrat de 5 à 10 cm3) pour que le mouvementdes outils ne soit pas gêné, on admet en matièrede pieux forés des épaisseurs de cake de 2 à4 mm et des filtrats de 20 à 30 cm3 correspondantà une boue neuve régénérée. Il faut savoir queles éboulements peuvent être imputés aussi bienà un cake trop mince lorsque la boue est neuve(faible viscosité) qu'à un cake trop épais (bouecontaminée, teneur trop élevée en eau libre) ;

— l'inévitable contamination de la boue par lesmatériaux traversés (produits inertes tels que lesable, ou produits argileux chimiquement actifs)doit être combattue par un dessablage et unrecyclage efficaces en station spécialement conçueà cet effet et dont l'installation doit être imposéepar le CCTP (cf. FT n° 9). Cette régénérationdoit en outre être effectuée de façon permanenteet non seulement en fin de forage, toute substi-tution totale et tardive de boue neuve à la bouecontaminée (telle qu'elle est trop souvent prati-quée dans le seul souci d'abaisser la densité de laboue pour faciliter le bétonnage), étant en effetde nature à favoriser les éboulements. Faute detelles précautions, la boue se charge en sable etperd ses propriétés initiales, ce qui provoque uneaugmentation de l'eau libre ( > 40 cm3) et unépaississement du cake ( > 10 mm) néfastes à labonne tenue de la paroi, une usure prématuréedes pompes et une sédimentation qui s'opposeau nettoyage correct du fond de trou ;

— la viscosité de la boue doit être maintenueaussi constante que possible, sans augmentationanormale due à une contamination physique ouchimique risquant d'avoir de graves conséquencessur le fonctionnement de la station (difficultésimportantes de pompage) ;

— la floculation doit être prévenue, notammenten présence d'eaux salées, de gypse ou de cimentqui confèrent à la boue un pH > 10 ;

— la densité de la boue, dont toute augmentationest l'indice d'une élévation de la teneur en sable,doit être étroitement surveillée. Toutefois, elledoit pouvoir être adaptée aux conditions hydro-géologiques des terrains traversés. Elle doitnotamment être alourdie par adjonction de pro-duits appropriés (cf. § 3.5.9.2) pour limiter lesrisques d'intrusion de nappes en charge dansle forage ;

— enfin, pour réduire les pertes de boue éven-tuelles, on peut ajouter des colmatants tels quela gomme Guar, des résines polymérisables oudes substances solides susceptibles d'être récu-pérées après séparation et séchage comme lesfibres ou la sciure de bois, la perlite expansée,la poudre ou les paillettes de mica, etc.

3.4.5.2. En fin de perforation

La circulation inverse de boue régénérée, entrela fin du forage et le début du bétonnage (notam-ment après mise en place des armatures et desgaines éventuelles), constitue sans doute laméthode de nettoyage du fond de trou la plusefficace. Elle est donc particulièrement recom-mandée pour pallier les risques de mauvaiscontact béton-sol en pointe (cf. § 3.4.4).

3.4.6. Traitement des boues de forage

Avec Cambefort [8], on distingue le traitementde la contamination physique, du traitement dela contamination chimique.

3.4.6.1. Traitement de la contamination physique

II s'agit de régénérer la boue polluée en cours deforage par les sables, les limons ou les argilesqui augmentent sa densité ainsi que sa teneuren eau libre et l'épaisseur du cake.

Le sable s'élimine par décantation ou mieux parrecyclage dans des stations comportant des tamisvibrants et des séparateurs centrifuges (cf. FTn° 9).

Dans certains cas, on peut également additionnerla boue :— de colloïdes organiques (alginate de soudeextrait des algues marines, carboxyméthylcelluloseou CMC, amidon) qui réduisent fortement lateneur en eau libre (donc amincissent le cakeet améliorent sa résistance aux contaminations)et augmentent plus ou moins la viscosité ;— d'adjuvants, tels que les tanins (quebrachonotamment), les polyphosphates (pyro, tetra ethemaxétaphosphates) qui diminuent surtout laviscosité, ainsi que les lignosulfonates q^ui agis-sent également comme réducteurs de filtrat ;

— d'agents anti-hydratants, tels que le ligno-sulfonate de potassium particulièrement efficacedans les argiles plastiques et gonflantes ;

— de pyrophosphate acide qui abaisse le pHde la boue. Cette addition est notamment inté-ressante pour forer certaines marnes gonflantesdont l'hydratation, favorisée en milieu basique(pH > 11), peut être limitée en maintenant lavaleur du pH entre 7,5 et 8. A cet égard, l'expé-rience montre également que les marnes ne sedélitent pratiquement plus à partir d'une certaineconcentration en silicate de sodium ou en pré-sence de boue calcique à l'amidon.

3.4.6.2. Traitement de la contamination chimique

Les traitements évoqués ci-après s'appliquent encas de contaminations normales. Si la contami-nation est très importante, il peut être préfé-rable de remplacer complètement la boue polluée,voire d'utiliser des boues inertes (à l'huile, àl'amidon ou au silicate par exemple) encore queces techniques soient essentiellement réservéesaux forages profonds (pétroliers notamment) maisrarement justifiées en génie civil.

— Contamination par le chlorure de sodiufn. Unedilution de la boue permettant de maintenir lateneur en NaCl à environ 1 % et l'addition dephosphates ou de tanins peuvent convenir maisdiminuent la viscosité. Il peut donc être préfé-rable d'utiliser une boue à l'amidon (ou au CMCpour des concentrations en NaCl inférieures à1 °/o).

— Contamination par le gypse ou l'anhydrite.Pour une faible contamination, l'adjonction detanins, de phosphates ou de CMC peut suffireet pour des contaminations importantes, le cal-cium, sous forme de sulfate, peut être précipitéà l'aide de carbonate de soude, de phosphatedissodique ou de carbonate de baryum.

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— Contamination par le ciment. Comme précé-demment, on peut traiter d'abord aux tanins ouaux phosphates ou au CMC, mais pour abaisserfortement le pH il faut recourir au phosphatemonosodique, aux phosphates complexes, auquebracho ou plus simplement au bicarbonate desoude.

3.5. CONTROLES D'EXECUTION DU FORAGE

Quand les conditions de chantier l'exigent, il nefaut donc pas hésiter à matérialiser plus effica-cement les implantations à l'aide de dalles-guidesen béton maigre comportant des coffrages cylin-driques du diamètre des forages à exécuter(fig. 54). De tels dispositifs qui contribuent enoutre au guidage initial des viroles (qu'ils neremplacent pas) ou des tubes de travail, se révè-lent notamment intéressants pour les pieux defaible diamètre peu espacés.

Il faut être persuadé que les conditions de réali-sation précédemment évoquées, dont dépendentles qualités essentielles d'un bon forage, ne peu-vent être respectées que dans la mesure où uncontrôle assidu est assuré par un personnel dispo-nible et instruit des particularités et des diffi-cultés inhérentes à l'exécution des pieux en place.Un tel contrôle est indispensable quelles quesoient la notoriété de l'entreprise, ses référenceset son éventuelle expérience dans ce domaine.

Pour éviter toute ambiguïté à cet égard, au stadedes travaux, c'est donc dans le CCTP qu'il convientde prévoir et de définir avec précision la natureet les modalités des contrôles d'exécution. Il nes'agit pas, en effet, comme on le constate malheu-reusement trop souvent en raison de la spéciali-sation insuffisante du surveillant et de la pluralitédes tâches qui lui sont confiées (sur un ou mêmeplusieurs chantiers), de n'assurer que la compta-bilité des mètres forés et des heures passées,mais bien d'effectuer un contrôle permanent dequalité, concrétisé par l'établissement rigoureuxd'une fiche d'exécution dont le modèle est pro-posé en annexe A du présent document et dontl'intérêt a déjà été rappelé au chapitre 2 (§ 2.4.4).

Un tel contrôle s'insère d'ailleurs naturellementdans l'ensemble des vérifications dont on a sou-ligné l'importance au niveau de l'organisation etde l'installation du chantier (cf. chapitre 2) et qui,en fin de travaux, sanctionnent a posteriori laqualité des ouvrages (cf. chapitre 7). En outre,le chapitre 2, qui reprend partiellement, en lescomplétant et en les mettant à jour, certains para-graphes du chapitre 8 du dossier pilote GMO 70,a déjà établi une chronologie des contrôles fonda-mentaux susceptibles d'être imposés au cours desdifférentes opérations qui président à la réalisationd'un pieu foré.

Plus particulièrement, il s'agit donc dans le pré-sent paragraphe de préconiser les principauxcontrôles spécifiques d'exécution du forage et deproposer des méthodes, même très empiriques,compatibles avec les moyens susceptibles d'êtremis à la disposition du surveillant de chantier.

3.5.1. Implantation

Les tolérances d'implantation proposées varientgénéralement entre 5 et 10 cm. Or, si de tellesvaleurs peuvent être facilement respectées pourdes pieux verticaux, il n'en est pas de mêmepour des pieux inclinés dont on a vu en 3.4.2 lapropension à se déplacer en fonction des condi-tions de forage et des terrains traversés. L'intérêtd'un piquetage soigné tel qu'il est recommandéen 2.2.2 n'en est donc que plus évident, encorequ'il puisse s'avérer insuffisant quand l'aire detravail est exiguë, encombrée ou mal assainie.

Fig. 54. — Dalle-guide pour pieux de faible diamètre.

3.5.2. Verticalité ou inclinaison

Le CPS type (3.09.41) mentionne à titre indicatifque les défauts de verticalité ou d'inclinaisonne doivent pas excéder en moyenne 5 mm parmètre sur toute la longueur du pieu.

Cette tolérance est adoptée en principe pour tousles types de pieux forés quels qu'en soient lesmodes d'exécution.

Or, il est bien évident que les conditions ducontrôle sont éminemment variables en fonctiondes procédés de forage (cf. § 3.1 à 3.3) et de lagéométrie du pieu.

3.5.2.1. Verticalité

La verticalité des pieux forés à l'abri d'un tubede travail peut être vérifiée avec une précisionsatisfaisante à l'aide d'un fil à plomb descenduà différents niveaux au contact d'une même géné-ratrice.

Pour les pieux exécutés à sec, la possibilitéd'éclairer les forages grâce à des lampes électri-ques, des miroirs ou simplement des torches depapier ou de chiffon enflammé, facilite encore untel contrôle auquel il est alors possible de pro-céder même en l'absence de tubage.

En revanche, le contrôle de verticalité des pieuxréalisés sans tube de travail, sous boue de bento-nite notamment, se révèle beaucoup plus aléa-toire. Dans ce cas cependant, l'appréciation desdéfauts sensibles est encore possible par référenceà la verticalité du kelly quand le forage esteffectué en rotation (tarière, tarière à godet,carottier, trépan rotatif) ou à l'aide d'une bennekelly, mais il faut admettre qu'elle devient toutà fait illusoire lorsque l'on utilise des outils àcâbles (bennes à câbles, trépans-bennes, trépans).

3.5.2.2. Inclinaison

Les aléas évoqués à propos des pieux verticauxs'attachent a fortiori au contrôle d'inclinaisondes pieux inclinés et comme précédemment, seuls

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les pieux exécutés à sec ou à l'abri d'un tube detravail peuvent faire l'objet de vérifications effi-caces. Les pieux inclinés étant précisément réalisésle plus souvent à l'abri d'un tube de travail, lespossibilités d'un contrôle de la rectitude se révè-lent donc paradoxalement plus fréquentes quepour les pieux verticaux. Cependant, ces possi-bilités sont ici limitées en fonction des dimen-sions relatives des pieux et de leur inclinaison.Les profondeurs susceptibles d'être contrôlées àl'aide du fil à plomb sont en effet d'autant plusfaibles que le diamètre du pieu est plus petitet son inclinaison plus forte. Les possibilités decontrôle d'inclinaison des pieux élancés trèsinclinés demeurent donc très modestes.

3.5.3. Stratigraphie et nature des terrains

Le CPS type prévoit le prélèvement d'échantil-lons représentatifs de chacune des couches géolo-giques traversées avec au moins un prélèvementtous les 3 m en cours de forage et un tous les0,50 m dans les deux derniers mètres. Ces prélè-vements classés, étiquetés et conservés dans descaissettes cloisonnées permettent l'établissementde la coupe géologique qui figure sur la fichede forage et que l'on compare aux résultats desreconnaissances préalables. La correspondance oules différences constatées entre ces renseignementsdoivent alors contribuer à la confirmation desniveaux de fondation ou au contraire à la modi-fication des dispositions initiales.

Le principe de telles vérifications doit évidem-ment être respecté de façon rigoureuse et systé-matique mais il faut reconnaître que les procédésde forage les plus couramment utilisés, parceque les plus performants, autorisent rarementl'échantillonnage significatif des terrains traversés.En effet, si les formations rocheuses peuventêtre identifiées valablement, les sols subissentau contraire un tel remaniement que l'état desprélèvements effectués sur les déblais de forageet notamment leur consistance, peut n'avoir qu'untrès lointain rapport avec celui des formations enplace tel qu'il avait pu être apprécié par unereconnaissance sérieuse. Cette divergence estparticulièrement importante dans le cas deforages rotatifs sous boue de bentonite mais, quelque soit le procédé utilisé, il serait illusoire deprétendre vérifier les qualités mécaniques des solsà partir d'essais sur les déblais de forages mêmequand l'aspect de ceux-ci peut y inciter. Malheu-reusement, les essais in situ dont on disposeactuellement ne permettent guère non plus decontrôler les caractéristiques mécaniques des solsnotamment en fond de forage, soit parce que leurtechnologie de mise en œuvre s'y prête difficile-ment dès que la profondeur libre devient impor-tante (pressiomètre, pénétromètre, carottage,etc.), soit parce que leur empirisme excessif lesrend trop imprécis (essais à la benne par exem-ple évoqués en 8.95 dans le guide de chantierdu maître d'œuvre [3]).

Conscients de ces difficultés, les Laboratoires desPonts et Chaussées étudient actuellement la possi-bilité d'utiliser des appareils spécifiques, de miseen œuvre facile et rapide, susceptibles de testeren place les caractéristiques mécaniques de laparoi et du fond de forage et notamment d'enapprécier le remaniement (pénétromètre statiquemultidirectionnel).

Cependant, tant que de tels matériels ne serontpas opérationnels, la comparaison entre les solsrencontrés et ceux reconnus lors des prospec-tions géotechniques ne peut pratiquement êtrebasée que sur un examen visuel souvent délicatet qu'il est en conséquence vivement recommandéde confier à un spécialiste.

Or, la présence permanente d'un géotechnicienétant rarement envisageable, hormis sur les chan-tiers très importants, l'efficacité d'un tel examencomme celle des essais en place traditionnels setrouve gravement compromise par les délaisqu'ils requièrent. Si la décision d'arrêt du forageest subordonnée à l'obtention des résultats detelles opérations, le préjudice susceptible des'ensuivre pour le pieu peut alors être bien plusgrave que les risques que l'on prétendait éviter.En l'occurrence, il vaut donc généralement mieuxprendre tout de suite une décision critiquablequ'une meilleure, huit heures plus tard [3].

Pour aider à cette décision, il faut cependantdisposer immédiatement du maximum de rensei-gnements directement exploitables et c'est à ceteffet qu'il convient de remplir très complètementla fiche de réalisation en y reportant tous lesparamètres de forage (vitesse d'avancement,vitesse de rotation, efforts sur l'outil, poids ethauteur de chute des moutons, etc.) et, en yconsignant, en fonction de la profondeur, toutesles observations relatives aussi bien au terrain(pertes d'eau ou de boue, chutes d'outil, diffi-cultés de pénétration, obstacles, couleur et naturedes sédiments, etc.) qu'au matériel utilisé (modi-fication ou remplacement d'outils, pannes, dété-riorations, etc.).

La saisie scrupuleuse de tous ces renseignementsest particulièrement importante sur les premierspieux d'un chantier, puisqu'elle permet, le caséchéant, d'infléchir les conditions de réalisationdes pieux suivants dans la mesure où l'homogé-néité du site, préalablement reconnue par son-dages, le permet. A fortiori, une telle saisie estévidemment indispensable sur un site hétérogèneoù elle doit s'appliquer avec la même minutiesur tous les pieux.

Compte tenu des difficultés et des aléas qui s'atta-chent encore au contrôle des caractéristiques géo-techniques des matériaux rencontrés, on conçoitque les décisions à prendre en cours de chantierseront d'autant plus faciles que les reconnais-sances préalables auront été suffisantes et parfai-tement adaptées au site et au projet. Il fautd'ailleurs noter qu'un projet élaboré à partird'études géotechniques sérieuses doit limiter aumaximum les improvisations en cours de travaux,notamment en ce qui concerne les niveaux defondation, que l'on peut généralement détermineravec plus de confiance à partir des résultatsd'essais en place de mécanique des sols que surla base des prélèvements remaniés généralementpeu représentatifs opérés sur les déblais deforage.

3.5.4. Prélèvements d'eau

L'agressivité du milieu vis-à-vis des pieux doitbien sûr avoir été vérifiée au niveau des étudeset le choix du béton avoir été déterminé enconséquence.

43

Il est cependant recommandé de verifier, lors duforage du premier pieu, si l'eau de la nappe estagressive (pure ou séléniteuse) ou non. A ceteffet, on prélève à différents niveaux à l'aide debouteilles spécialement conçues à cet égard (bou-teilles à prélèvement), l'eau de la nappe phréa-tique qui baignera le pieu. Bien sûr, ce contrôlen'est pas possible en cas de forage sous bouebentonitique.

3.5.5. Circulations d'eau

— Les circulations horizontales susceptiblesd'invalider le procédé de forage initialement choisi(cf. 3.4.1.1) ou au moins de nécessiter le gainagedes pieux (cf. 3.4.1.3 et 4.2.1.2) sont d'autant plusdifficiles à déceler lors de la reconnaissancegéotechnique qu'elles régnent généralement ausein de formations pulvérulentes qu'il faut« tuber ». Si le risque est perçu, il est bien sûrpossible d'utiliser des tubages crépines et detenter, au niveau des couches considérées, desmesures de vitesse du courant à l'aide d'un micro-moulinet. La signification d'un tel essai est cepen-dant contestable en raison de la perturbation ducourant créée par le tubage, même abondammentcrépine.

Toutefois, quand la probabilité de telles circu-lations a été révélée par l'étude hydrogéologique,il convient, lors de l'exécution du premier pieu,d'en confirmer ou d'en infirmer l'existence pardes mesures au micro-moulinet, à moins bienentendu, qu'elles ne se manifestent à l'évidencepar des éboulements en cours de forage. Toute-fois, là encore, le contrôle est très difficile, voireimpossible, quand les pieux sont exécutés à l'abrid'un tube de travail. Dans ce cas, si la proba-bilité de circulation est forte il convient, par pru-dence, de prévoir le chemisage du fût, sur l'épais-seur, ou jusqu'à la base, de la couche intéressée.

— Les circulations verticales sont plus faciles àdéceler lors de la reconnaissance et, sauf en casde nappes artésiennes puissantes mais évidentes,il est généralement plus facile de les neutraliseren maintenant pendant toutes les phases d'exécu-tion des pieux un niveau d'eau (ou de boue)suffisamment haut dans les forages.

3.5.6. Importance et niveau des éboulements

Les éboulements en cours de forage, ou pire entreforage et bétonnage, sont parmi les plus impor-tants incidents susceptibles d'affecter la réalisa-tion d'un pieu exécuté sans tube de travail. Il nesuffit donc évidemment pas de les mentionnersur la fiche de forage mais bien de procéder immé-diatement aux mesures et aux examens de natureà en apprécier l'ampleur et les risques d'exten-sion de façon à permettre les décisions les plusrapides quant aux mesures à prendre, qui peu-vent aller jusqu'à la modification complète duprocédé de forage.

Faute de décider à temps des solutions à adopteret si l'on pêche pas un excès d'optimismes'appuyant le plus souvent sur une soi-disantexpérience de tels phénomènes, les palliatifssubséquents risqueront de s'avérer inopérants etc'est une fois le pieu terminé qu'il faudra pro-céder à des réparations onéreuses, voire à laréfection complète du pieu.

Si, dans le cas de forages à sec, l'examen visuelrend compte instantanément de la situation etde la gravité de l'éboulement, l'information estplus délicate à obtenir dans le cas de foragessous l'eau et a fortiori sous boue de bentonite.

En effet, c'est généralement parce que l'outil neredescend pas au niveau qu'il avait atteint précé-demment, qu'on détecte un éboulement. Il restealors à en préciser l'importance par des mesuresplus fines de profondeur et à le localiser pardes mesures de diamètre à l'aide d'appareils spéci-fiques (diamétreurs) dans les zones les plusvulnérables révélées par les reconnaissances préa-lables ou en cours de forage. Quand il s'agit deforages sous boue de bentonite, ce peuvent êtreles contrôles de qualité de la boue qui contri-buent à la détection des éboulements, mais inver-sement, si les éboulements ont été révélés pard'autres indices, il convient d'exiger le contrôledes qualités de la boue (densité, viscosité, teneuren sable), avant et après le traitement qui peutconsister soit en un alourdissement de la bouepar concentration en bentonite ou adjonction debaryte par exemple, soit par le recours à untubage provisoire.

3.5.7. Présence de karsts

Sur un site où l'on soupçonne la présence dekarsts au terme de l'étude géologique, il convientévidemment de multiplier les sondages de recon-naissance afin de localiser les risques et d'enapprécier l'ampleur de façon à définir les techni-ques d'exécution les mieux appropriées (cf.3.4.1.5). Cependant, le caractère purement aléa-toire des phénomènes karstiques et l'absence detechniques valables de détection, en dehors dessondages dont les renseignements demeurenttoujours ponctuels quel qu'en soit le nombre,créent une probabilité non négligeable de ren-contre imprévisible de karsts en cours de tra-vaux. Il convient donc, dans de telles conditions,d'être particulièrement attentif à tous les indicessusceptibles de trahir la présence de cavités oude fissures pendant le forage et notamment deveiller aux chutes libres et aux accroissementsde la vitesse d'avancement de l'outil ou du tubage,aux diminutions de l'effort de poussée, aux pertesde liquide de forage (eau ou boue). Si des karstséchappent à cette vigilance en cours de forage, ilpeut en résulter des surconsommations impor-tantes de béton mais la fondation est rarementmise en péril tant que ces phénomènes ne régnentqu'au-dessus du niveau d'ancrage. Par contre, ledanger est considérablement aggravé si la proba-bilité de tels risques s'étend sous la base despieux.

En site karstique, il faut donc systématiquementcontrôler l'absence de cavité sous le niveau defondation des pieux grâce à un forage rapide auwagon-drill en fond de chaque forage.

3.5.8. Diamètre du forage

Le contrôle du diamètre de forage permet dedéceler d'éventuels rétrécissements, dus parexemple au fluage de couches molles, qui risquentde passer inaperçus s'ils ne sont pas suffisantspour s'opposer à la descente des cages d'armature.

44

Inversement, un tel contrôle permet de localiserles élargissements dus à des éboulements ou descavités. Dès lors, on connaît la cause et la positiondes éventuelles surconsommations ultérieures debéton et on dispose d'éléments de jugement suffi-sants pour y remédier, le cas échéant, de lafaçon la plus opportune.

Pour procéder à ce contrôle, on dispose de diamé-treurs de différents types dont certains en coursd'élaboration dans les Laboratoires des Ponts etChaussées permettent également d'apprécier ledegré de remaniement du fond et de la paroidu forage (cf. § 3.5.3).

3.5.9. Qualité de la boue de forage

Pour que la boue possède les propriétés requiseset puisse assumer efficacement les fonctions qu'onen attend, elle doit être contrôlée avec des appa-reils et selon des modes opératoires décrits dansla fiche technique n° 9, et présenter les caracté-ristiques suivantes :

3.5.9.1. L'eau libre et l'épaisseur du cake

Même sous circulation, une boue à teneur élevéeen eau libre engendre toujours un cake épaissusceptible d'être détruit par l'outil. En outre,les argiles traversées qui absorbent l'eau libreen excès risquent d'être désagrégées et insuffisam-ment maintenues par le cake.

Pour que l'épaisseur du cake soit de l'ordre de 2à 4 mm, la quantité d'eau libre (ou filtrat) déter-minée par essais normalisés doit être compriseentre 20 et 30 cm3.

mettre une bonne séparation des sables remontéspar la boue et pour ne pas perturber les condi-tions de pompage.

Une heure après sa fabrication, une bonne bouedoit présenter une viscosité Marsh de l'ordre de40 secondes, c'est-à-dire de 30 centipoises pourun diamètre d'ajutage de 6/32". A titre indicatif,la viscosité Marsh de l'eau claire est d'environ26 secondes.

3.5.9.5. Le pH

Le pH d'une boue neuve est compris entre 1 et9,5. Au-dessus, il faut craindre la floculation enraison des modifications qui s'ensuivent sur l'eaulibre et sur la viscosité. La mesure du pH per-met de déceler les contaminations de la boue parles terrains traversés ou par les eaux qu'ils recè-lent (formations gypseuses, eaux salées, etc.).

3.5.9.6. La thixotropie

Cette faculté de la boue de se prendre en gel,lorsqu'elle n'est pas en mouvement, limite la sédi-mentation en fond de forage. Cependant, cepouvoir doit être suffisamment modéré pour per-mettre sans difficulté la remise en fonctionnementdes pompes. C'est un phénomène complexe quidépend des constituants de la boue et qu'il estdifficile de dissocier de la viscosité. (Les mesuresde thixotropie se font d'ailleurs le plus souventpar mesures de viscosité différée après agitation.)D'une façon générale, on peut donc admettrequ'une boue présentant une viscosité convenables'oppose de façon satisfaisante à la sédimentationpendant les arrêts de forage.

3.5.9.2. La densité

La densité normale d'une boue neuve est d'environ1,03, mais elle peut atteindre 1,05 par simpleconcentration de bentonite. Cependant, l'augmen-tation de viscosité qui en résulte rend alors laboue difficilement pompable et pour l'alourdir,quand les conditions de forage l'exigent (intru-sion d'eau sous pression par exemple) on doitrecourir à des adjuvants tels que la barythine,l'hématite, la pyrite, la sidérite ou la galène quipermettent d'atteindre des densités égales, voiresupérieures à 2.

3.5.9.3. La teneur en sable

D'une façon générale on appelle sables, l'ensem-ble des éléments supérieurs à 80 [j, contenus dansla boue. Pour que la boue conserve ses pro-priétés initiales et ne provoque pas une usureanormale des pompes d'une part, et afin de limiterla sédimentation en fond de forage d'autre part,la teneur en sable doit toujours être inférieureà 2 % à la sortie de l'unité de traitement.

3.5.9.4. La viscosité

La viscosité doit être suffisante pour s'opposerà la sédimentation de particules inertes et pourassurer la continuité du cake au droit des cou-ches imperméables (propriété liée au pH). Maisen revanche, elle doit être assez faible pour per-

3.5.10. Fermeture du tube de travail

Quand on opère à l'abri d'un tube de travail, onsait (§ 3.4.1.3) que les difficultés d'ancrage de cetube dans un substratum rocheux peuvent empê-cher une obturation satisfaisante à l'interfacesubstratum-terrains susjacents et provoquer dansle forage un écoulement de ces sols s'ils sontpulvérulents. Un tel incident doit donc êtredétecté par un contrôle détaillé des déblais lorsdu curage du fond de forage. En effet, si l'examende ces déblais montre que des matériaux decouverture sont mélangés à ceux du substratum,il est certain que la « fermeture » du tubage n'estpas assurée. Si on vérifie ensuite par curagessuccessifs que l'écoulement du matériau pulvé-rulent se poursuit après la fin du forage, il con-vient alors d'y remédier à l'aide des dispositionsproposées en 3.4.1.3 afin d'éviter la pollution dela base du pieu et les risques d'inclusions dansle fût lors du bétonnage.

3.5.11. Ancrage dans le substratum

On a rappelé (§ 2.4.4) que, conformément auxprescriptions du CPS type (3.09.47), l'emploi dutrépan était subordonné à l'autorisation dumaître d'œuvre et on a recommandé son règle-ment au mètre plutôt qu'à l'heure. Etant donnéla nécessité parfois discutable du trépannage [3]et son coût très élevé (dont le prix unitaire doitêtre prévu au marché mais qui ne peut évidem-ment être assorti de quantités), il convient de

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0,65

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55

Fig. 55.Exemple dediagramme detrépannage cor-respondant àl'encastrementd'un pieu dansun substratumrocheux.

contrôler cette opération de façon extrêmementrigoureuse et d'en consigner fidèlement le dérou-lement. A cet égard, les renseignements figurantsur la fiche d'exécution proposée en annexe Apeuvent utilement être complétés par l'établisse-ment de diagrammes tels que celui de la figure 55[2].

3.5.12. Propreté du fond de forage

On a insisté au paragraphe 3.4.4. sur l'importancecapitale que revêtent les opérations de curage etde nettoyage du fond de forage qui conditionnentla qualité du contact béton-sol en pointe du pieu,et on a indiqué les techniques les mieux adaptéesà l'obtention de résultats satisfaisants (circula-tion inverse) lorsqu'on opère sous eau ou sousboue bentonitique.

On ne saurait donc trop recommander de veillertout spécialement au contrôle minutieux de lapropreté du fond de forage. Ce contrôle consistegénéralement en des mesures de profondeur àla plombette. On peut espérer dans un avenirproche pouvoir compléter ces mesures par desessais de pénétration statique à l'aide d'appareilspolyvalents, actuellement en cours d'expérimen-tation (§ 3.5.3 et 3.5.8).

En cas de forage à sec, ce contrôle est bien sûrfacilité par la possibilité d'examiner le fond defouille soit en y descendant (forages tubes dediamètre suffisant), soit en l'éclairant depuis lasurface par des moyens quelconques (lampes,miroirs, torches, etc.).

Les opérations de gainage éventuel, de ferraillageet de bétonnage ne peuvent être décidées quelorsque le niveau du fond de fouille correspondtrès précisément au niveau maximal atteint parl'outil, le curage devant être repris tant quecette condition n'est pas remplie.

La mesure est répétée immédiatement aprèschaque nettoyage, et après un délai de repos defaçon à apprécier l'importance de la sédimenta-tion ou des éboulements éventuels. On éviteainsi de devoir retirer gaine et armatures si lepieu en a été muni prématurément et si on nedispose pas des outils et des moyens de curagecompatibles avec la présence de ces équipementsdans le forage. Cependant, malgré ces précau-tions, des éboulements peuvent se produire aprèséquipement du pieu, voire être précisément provo-qués par la mise en place de la gaine éventuelleou des armatures. Il faut donc impérativementprocéder aussi au contrôle de la propreté du fondde forage après installation des équipements dupieu, et surtout immédiatement avant bétonnage.

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CHAPITRE 4

Gainage et chemisage

Le gainage et le chemisage sont des opérationsqui ont pour but d'interposer entre le béton etle sol une enveloppe latérale :— rigide dans le cas du gainagç (environ 10 mmd'épaisseur),— souple ou semi-rigide pour !e chemisage (épais-seur 1 à 2 mm).

Cette enveloppe, appelée respectivement gaine ouchemise, est mise en place dans îe forage avantou avec la cage d'armatures, juste avant béton-nage du pieu.

Dans certains cas, le tube de travail est volon-tairement laissé en place à titre de gaine. Ce tubenon récupéré d'une épaisseur courante de 7 à15 mm intermédiaire entre celle des tubes detravail récupérables et celles des chemises tradi-tionnelles, est encore appelé tube perdu.

D'une façon générale le gainage et le chemisagesont des opérations coûteuses et délicates quidoivent répondre à des objectifs spécifiques. Leuropportunité doit donc être appréciée au stade duprojet et leurs caractéristiques bien préciséesdans le CCTP (seront mentionnés en particuliernature, épaisseur, diamètre et longueur). Dansle cas contraire, cette opération entraîne inévita-blement des réclamations de la part des entre-preneurs peu enclins à y recourir, en raisond'une part du retard qui résulte des délais d'appro-visionnement et d'autre part des difficultéssupplémentaires de mise en œuvre qu'impliquenttoujours des adaptations improvisées.

Pour toutes ces raisons, gainage et chemisagedoivent être employés à bon escient, pour satis-faire à des impératifs particuliers examinés dansce chapitre.

Fig. 56. — Tube métallique rigidediamètre 1 m, épaisseur 1 cm.

- de la fonction à remplir pour ce qui est desgaines.

Du point de vue économique, il faut savoir quele recours au gainage peut conduire à doublerpratiquement le prix d'un pieu. Ainsi, le prixau mètre linéaire d'un pieu 0 120 peut êtreestimé à 1 000 F, alors que celui d'une gained'épaisseur 10 mrn pour le même pieu atteint900 F (prix hors taxe 1977).

Par ailleurs, il est bon de rappeler que vis-à-visde la force portante, l'emploi de tels tubes setraduit par une réduction du frottement latéraldans les zones où ils sont disposés (cf. [1], cha-pitre 5.2, dossier FOND 72).

4.1. LES DIFFERENTS TYPES DE TUBAGES,DE GAINES ET DE CHEMISES

Ils se classent en trois catégories, en fonctionde leur épaisseur, des matériaux qui les compo-sent et de leur destination.

4.1.1. Les gaines et les tubes perdus

Ce sont des éléments de gros tubes métalliquessoudés (fig. 56) dont l'épaisseur dépend :— du diamètre et des terrains à traverser en cequi concerne les tubes perdus.

4.1.2. Les chemises semi-rigides

Elles sont généralement en lôles spiralées (fig. 57)d'épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, renfor-cées ou non par des ondulations qui doublent outriplent leur résistance à l'écrasement (commeles gaines Cofratol par exemple) et exceptionnel-lement en tôle lisse soudée. Mises en place àl'abri ou non d'un tube de travail provisoire, leurdiamètre extérieur est inférieur d'environ 10 cmau diamètre du tube de travail ou au diamètre duforage. Le vide ainsi créé entre la chemise et leterrain, s'il n'est pas comblé, engendre une réduc-tion, voire une annulation de la capacité de réac-tion horizontale du pieu et du frottement latéral.

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Fig. 57. — Chemise semi-rigide type Cofratof

•

' -Flg. 58 — Chemise bitumée pour pieux barrettes

Lorsque cela ne nui t pas à la fonction propre dela chemise (réduction des efforts parasites parexemple}, le remède peut consister soit à injecterl'espace annulaire soit à le remplir d'un jet desable. Cette opération doit être prévue au CCTP.La fourniture de ces chemises peut être évaluéesur la base de 3,50 F hors taxe par kilo d'acier(prix 1977).

Pratiquement, toutes les dimensions souhaitablessont disponibles pour les pieux de section circu-laire et il existe également sur le marché deséléments adaptés aux barrettes oblongues (Spi-roval de Davum par exemple, fig. 58}.

Dans le cas où l'on craint les frottements négatifsle long d'une partie du fût, elles peuvent êtrerevêtues en usine ou sur chantier de produitsbitumineux (cf. 4.3.3). Si le revêtement appliquéen usine se révèle incontestablement plus homo-gène et plus régulier, il risque en revanche d'êtredétérioré pendant le transport et les manutentionset doit donc être souvent réparé sur chantier.

4.1.3. Les chemises souples (fig. 59 et 60}

D'apparition récente, elles sont constituées d'unfilm plastique PVC (brevet OTT...), d'un treillissynthétique à mailles carrées très fines (Texac...),d'un feutre polyester (Bidim...), d'une membranecaoutchoutée (brevet Staff...) ou encore d'uneenveloppe plastique plus rigide (Salvay...).

Fig. 59. — Chemise souple typa OT1

Fig. 60. — Chemise souple type Bidim

Leur prix est assez faible (3 à 10 F le mètre carré),et elles peuvent être fabriquées rapidement surchantier. Elles limitent la surconsommation debéton tout en assurant, lorsqu'elles sont défor-mables, un meilleur contact sol-pieu en épousantla forme du forage (la déformation relative peutatteindre 50 % ).

Enfin, certains matériaux perméables favorisentle drainage des sols remaniés autour du pieu,permettant ainsi une restructuration plus rapidedu sol. Cependant, comme on connaît mal la valeurdu frottement mobilisable, celui-ci est rarementpris en compte dans les calculs.

En outre, la fragilité de ce type de chemisedemande des précautions particulières à la miseen œuvre, notamment à la remontée du tube detravail, s'il existe. On exclura dans ce cas leprocédé par louvoiement, qui peut conduire à larupture de la chemise.

4.2. OPPORTUNITE ET CHOIX DU CHEMISAGE(OU DU GAINAGE)

La décision de chemiser (ou de gainer) doit êtreprise au stade du projet. On pourra ainsi adopterle type d'enveloppe convenable, et préconiserl'emploi d'une méthode de forage adaptée. Malgrétout, il arrive parfois que le chemisage s'imposeau moment de l'exécution, face à des problèmesque la reconnaissance préalable n'a pas fait appa-raître (circulation d'eau horizontale par exempleou éboulements non pressentis). Dès lors, il estindispensable d'examiner l'incidence du dispositifretenu :— sur le mode de travail de la fondation et enparticulier sur la valeur du frottement latéral(diminution de la force portante) et sur la valeurde la réaction latérale (réduction éventuelle dela résistance aux efforts horizontaux) ;— sur la compatibilité des diamètres respectifsdes cages d'armatures, des chemises, et le caséchéant des tubes de travail (cf. 5.2.4).

4.2.1. Critères de choix liés à des problèmes spéci-fiques

II s'agit de problèmes qui doivent être perçus dèsl'étude de sol. Les efforts parasites, les circula-tions d'eau, les risques d'affouillements et la pré-sence de karsts conduisent parfois à prévoir legainage ou le chemisage des pieux.

4.2.1.1. Les efforts parasites (frottements négatifs,poussées latérales)

De tels phénomènes se manifestent sur des pieux(fondations de culées, piles-culées, murs) traver-sant des sols compressibles, chargés par desremblais ou des stocks de matériaux pondéreux(cf. [1], chapitre 5.3). Dans le cas des ouvragesd'art, il est recommandé de consolider au maxi-mum les couches compressibles par constructionpréalable des remblais afin de limiter les pous-sées latérales. Cette disposition ne permet cepen-dant pas de se prémunir contre les frottementsnégatifs qui se manifestent même pour de faiblesdéplacements jusqu'à la fin des tassements. C'est

pourquoi, quand l'ampleur du phénomène le jus-tifie, chaque pieu de la fondation doit être équipéd'une chemise semi-rigide elle-même revêtued'une couche bitumineuse (cf. 4.3.3). Cette che-mise, généralement en tôle spiralée, doit protégerle fût sur toute l'épaisseur de la couche compres-sible et des terrains susjacents. Elle ne doit enaucun cas être prolongée dans les terrainsincompressibles sous-jacents ni a fortiori dans lescouches porteuses. Les chemises en tôle ondulée,quelquefois proposées, sont évidemment à pros-crire en l'occurrence.

4.2.1.2. Les circulations d'eau

L'obligation de chemiser n'est pas due à la pré-sence de l'eau, mais à sa faculté éventuelle decirculer librement à des niveaux préférentiels.

Ainsi, les couches très perméables noyées sontparfois le siège de tels phénomènes, qu'on s'effor-cera de prévoir lors des campagnes de recon-naissance. De façon générale, il s'agit soit deformations comportant des éléments de plus oumoins grande dimension tels que remblaisrocheux, enrochements, éboulis de pentes, allu-vions fluvioglaciaires, soit de dépôts naturelsrécents situés en zone fluviatile, lacustre, lagu-naire ou maritime. En outre, des circulationsimportantes peuvent aussi se manifester dansdes terrains rocheux très fracturés ou karstiques.

Ces conditions favorisent les délavages locauxdu béton frais qu'il faut donc protéger non seule-ment pendant sa mise en œuvre mais aussi jusqu'àla fin de sa prise. A cet effet, quel que soit lemode de forage (avec ou sans tube de travailprovisoire), il convient de prévoir le chemisagedu fût aux différents niveaux concernés (chemi-sage partiel) ou sur l'ensemble des zones mena-cées (chemisage continu). En fonction de lanature des formations dans lesquelles résidentde tels risques et compte tenu du procédé deforage adopté, on choisira un type de chemisesouple ou semi-rigide, dont les avantages et incon-vénients respectifs ont été précédemment évoqués(cf. 4.1 et [2]).

Ainsi, dans les formations pulvérulentes et lesrochers fissurés, les chemises souples peuventconstituer pour un prix modique une protectionefficace tout en maintenant une valeur acceptabledu frottement latéral et en limitant les surconsom-mations de béton.

En revanche les chemises semi-rigides, bien queplus onéreuses et plus pénalisantes vis-à-vis dufrottement latéral, sont préférables dans les enro-chements et les terrains karstiques parce quemoins fragiles et de mise en place plus facile.

4.2.1.3. Les affouillements

Lorsque les pieux d'une fondation en site aqua-tique et plus précisément en site affouillable nesont pas protégés par des ouvrages spécifiques(palplanches), il convient de les prémunir contrel'érosion due aux transports solides (en périodede crue) par des gaines suffisamment épaisses(supérieures ou égales à 1 cm) qui, dans la mesureoù la nature du terrain le permet, sont utiliséescomme tubes de travail (tubes non récupérés).

En présence de blocs ou de gros éléments quinécessiteraient l'emploi de tubes perdus trop

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Fig. 61. — Fluage d'une couche mollemalgré l'utilisation d'un tube de travail.

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épais, il peut être préférable d'effectuer les foragesà l'abri d'un tube de travail provisoire et d'installerensuite les gaines d'épaisseurs requises. Cetteméthode permet également d'éviter les longueursexcessives de tubage perdu quand l'épaisseur desterrains pulvérulents est sensiblement supérieureà la hauteur affouillable.

4.2.1.4. Terrains karstiques, galeries

Rappelons qu'en site karstique (cf. § 3.4.1.5), iln'existe pas de méthode précise qui permette deconnaître l'importance (quelques décimètrescubes à plusieurs mètres cubes) et la répartitiondes cavités.

Le maître d'œuvre est alors confronté à un choixarbitraire qui implique toujours un risque écono-mique difficilement appréciable a priori.

Lorsque l'ancrage est réalisé dans un substratumsain, l'option la moins aléatoire, mais à coup sûronéreuse, consiste à prévoir le chemisage semi-rigide systématique sur toute la hauteur réputéekarstique. Elle garantit en effet une surconsom-mation minimale, seulement limitée au risque deremontée éventuelle du béton entre forage etchemise.

En revanche, le choix délibéré de ne pas chemiserpeut s'avérer avantageux, ou au contraire con-duire à d'importantes surconsommations. Eneffet, dans ce cas, plusieurs situations peuventse présenter sur le chantier :

— Des karsts sont décelés en cours de forage.Une méthode de remplissage décrite au para-graphe 3.4.1.5 constitue alors une solution écono-mique.

— Aucun karst n'est mis en évidence par leforage :

• en l'absence de karst au voisinage du forage,on n'observera pas de surconsommation ;

• dans le cas contraire, la pression du bétonrisque de provoquer la mise en communi-cation avec les cavités voisines par décolma-tage des fissures. Il peut s'ensuivre alors uneimportante surconsommation.

4.2.2. Critères de choix liés à des problèmes d'exé-cution

Le chemisage permet ici de remédier à certainesdifficultés d'exécution, qu'on s'efforcera pourtantde prévoir avant le début des travaux. Il s'agitgénéralement de réduire les surconsommationsde béton.

4.2.2.1. Fluage des sols mous

Quel que soit le procédé de forage adopté (avecou sans tube de travail), une surconsommationpeut être due au fluage d'une couche compres-sible, sous la poussée du béton frais. Cetteexpansion reste en principe globalement très limi-tée et à elle seule justifie rarement le recours auchemisage.Par contre, si des frottements négatifs sont àredouter, le chemisage prévu pour s'en prémunir(cf. 4.2.1) est alors d'autant plus indispensableque faute d'une telle précaution les surchargesinduites sur le pieu augmentent avec les horsprofils. Quand, notamment l'épaisseur des solsmous est importante, un pieu non chemisé tendà acquérir une forme tronconique (fig. 61) quibien sûr amplifie de façon considérable l'effet deces frottements négatifs.

Dans le cas particulier de pieux exécutés enbordure ou à travers des remblais édifiés tardi-vement, on peut craindre au contraire en coursde bétonnage des rétrécissements locaux de sec-tion, engendrés par les poussées horizontales dusol. En effet, lors de l'extraction du tube de travailprovisoire (dont l'utilisation est recommandée enl'occurrence, cf. 3.4.1.1), la hauteur de la colonnede béton frais peut s'avérer insuffisante pours'opposer au fluage du sol. Dès lors, l'emploi d'unechemise semi-rigide peut être envisagé, mais biensûr on se souviendra qu'il ne peut s'agir qued'un palliatif généralement inutile si les remblaissont construits suffisamment tôt.

4.2.2.2. Eboulements en cours de forage

Ces éboulements sont liés à la nature du sol, àla présence d'eau et aux conditions d'exécution(cf. § 3.5.6).

50

Si l'on utilise un tubage provisoire, justementchoisi dans !e but d'empêcher de tels éboule-ments, la mise en œuvre d'une chemise ne s'im-pose pas, puisque l'on pallie les incidents éven-tuels, précisément par le choix du tube de travail.

Si c'est le forage sous boue qui a été choisi, làencore, le procédé est tel qu'il devrait permettreune tenue correcte des terrains sans qu'il soitnécessaire d'adjoindre par la suite une chemise.On peut d'ailleurs dire que, même si certainséboulements se produisent en cours de forage(cf. § 3.5.6), il est conseillé de laisser le bétonremplir les vides formés ( en dépit des sur-consommations qui en résultent), afin d'assurerun bon contact, nécessaire à la mobilisation dufrottement latéral et à une meilleure stabil i téhorizontale.

Le chemisage de type semi-rigide peut cependantêtre envisagé en cours d'exécution quand leséboulements constatés sur les premiers pieux etimputables à un mode de forage techniquementmal adapté sont susceptibles de se traduire àterme par un coût de surconsommation de bétonsupérieur à ccîui des chemises. On n'oubliera pastoutefois d'inclure dans cette estimation le prixdes dispositions confortatives (injections, remplis-sage de l'espace annulaire, cf. § 4.1.2) qu'impliquépour le maintien des conditions de stabilité dupieu, un recours non prévu au chemisage.

4.3. PROBLEMES DE MISE EN ŒUVRE

Les divers problèmes liés à la mise en œuvredes chemises et des gaines résultent de leur fragi-lité, de leur déformabiliîé ou de leur encombre-ment.

4.3.1. Le transport

Pour les chemises préfabriquées (semi-rigides) etles gaines, les problèmes sont à peu près lesmêmes que ceux posés par le transport des cagesd'armatures (cf. § 5.5.2).

Pour les gaines, on peut cependant ajouter queles délais d'approvisionnement sont souvent assezlongs du fait que l'on utilise, compte tenu desfaibles quantités mises en œuvre, des surplus decommande ou des tubes déclassés, que l'on netrouve pas toujours en stock chez les fabricantsdans les dimensions souhaitées.

4.3.2. Le bardage et le dressage

Les difficultés de bardage des chemises s'accrois-sent évidemment avec l'importance des éléments.En effet si les gaines, a priori, ne posent pas deproblèmes, il peut en être autrement des che-mises métalliques très déformables, généralementmises en œuvre dans le forage à l'aide d'enginsde levage et qui peuvent, lors des opérationsde manutention, subir des chocs entraînant desdéformations incompatibles avec leur destination.Le bardage est donc une opération délicate quidemande que des dispositions soient prises pouréviter également le cintrage et l'ovalisaiion deséléments longs e! peu rigides.

Fig. 62.Dressage d'unechemise semi-rigide.

Fig. 63.Vue d'un systèmede suspente

L'opération la plus délicate, comme pour lescages d'armatures, est la mise en position verti-cale (dressage, fig. 62 et 63).

Le nombre de points de levage devra être adaptéà la longueur et à la souplesse de la chemise et,au point de suspente inférieure, on prévoira unesangle de préférence à une élingue traditionnelle.Il est également recommandé de prévoir dessystèmes d'extrémité limitant i'ovalisalion (descroisillons par exemple, comme le montre lafigure 64).

51

Fig. 64. — Procède recommandé pour le bardage des chemisessemi-rigides [croisillons en haut, et sangle en partie basse)

4.3.3. Préparation des chemises bitumées surchantier

Quand des frottements négatifs sont à craindre,on peut en limiter l'intensité en revêtant de bitumeou de produits spécifiques équivalents (type Shell« Indaspile » par exemple), les chemises déjàprévues à cet égard (fig. 65).

Grâce à son aptitude à fluer sous sollicitationslentes, le bitume ainsi interposé entre sol et fûtpermet en effet de diminuer les surcharges verti-cales engendrées sur les pieux par le tassementdes couches compressibles qu'ils traversent (cf.[1], chapitre 5.3, dossier FOND 72).

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-7TV « • • • • •M£~ - _ A> ft»

Fig. 65. — Chemise semi-rigide bitumée

Cette opération de bitumage des enveloppes com-porte trois phases :

a) NETTOYAGE ET PRÉPARATION DE LA SURFACE

Les chemises polluées par la boue sont lavéesau jet. Les parties grasses sont en outre brosséeset lessivées avec un produit tensio-actif (déter-gent) puis soigneusement rincées.

La rouille qui recouvre souvent les chemisesstockées sur chantier ne présente pas, a priori,d'inconvénient vis-à-vis de l'accrochage du revê-tement, mais la corrosion risque d'èlre ensuiteplus rapide. Il est donc conseillé d'une partd'employer des épaisseurs de métal supérieuresou égales à 1 mm et d'autre part de stocker et

de revêtir les enveloppes sur une aire appropriéeet dans des conditions d'ambiance favorables(faible hygrométrie, espace ventilé).

b) PULVÉRISATION À LA LANCE, D'UNE COUCHE D'ACCRO-CHAGE (fig. 66)

II s'agit d'enduire l'enveloppe d'une emulsioncationique à rupture rapide à base de bitume pur(60 à 65 %) et, si possible, sans solvant (formula-tion été des emulsions routières par exemple).

Un délai de rupture d'environ un quart d'heurepeut être aisément obtenu avec une emulsionprésentant un pH de l'ordre de 3,5, c'est-à-diretel que les risques de corrosion du métal n'ensoient pratiquement pas aggravés.

A ce litre, il est bon de signaler que les emulsionsde type anionique, bien que sans agressivitéchimique, ne sont pas recommandées parce queleur rupture est trop lente et tributaire desconditions climatiques.

Une pulvérisation (ou à la rigueur une applica-tion à la brosse) d'environ 400 à 600 g d'émulsionau mètre carré permet en principe de constituerun voile continu d'épaisseur suffisante.

Fig. 66 — Pulvérisation à la lance d'une couche d'accrochage

c) REVÊTEMENT À LA BROSSE, EN PLUSIEURS COUCHES,D'ENVIRON LIN CENTIMÈTRE DE BITUME (fig. 67)

La dureté du bitume à employer est fonction dela température ambiante pour permettre d'unepart une application facile et pour éviter d'autrepart les risques ultérieurs de fluage susceptiblesde provoquer le désenrobage de l'enveloppe avantson installation dans le [orage.

Le choix d'un bitume 40/50 par temps chaud etd'un bitume 60/70 par temps froid est générale-ment satisfaisant.

Lorsque les terrains susceptibles d'induire desfrottements négatifs sur les pieux qui les traver-sent sont grenus (vemb\ais ou couches grave-leuses surmontant des sols compressibles), il peutêtre souhaitable d'augmenter l'épaisseur du revê-tement et le bitume convient alors beaucoup moinsbien. Il peut dans ce cas être remplacé, par

52

Fig. G7. — Vue de l'extrémité d'une chemise montrantl'épaisseur de la couche clé bitume.

exemple, par de l'asphalte pur, susceptible d'êtrecoulé en couches plus épaisses, mais dont lesconditions de mise en œuvre sont plus complexes.

4.3.4. Liaison des éléments

Les tubes constituant les gaines et tubes nonrécupérés, transportés par voie routière, ont deslongueurs maximum de 15 m. Pour obtenir leslongueurs désirées, ces tubes sont découpés etsoudés sur une aire propre et plane. Les sou-dures seront continues.

Fig. 68. — Préfabrication sur chantier d'une chemise métalliquesemi-rigide.

Fig. 69. — Exemple de yonction réalisée par nvetage.

Les chemises spiralées sont livrées par élémentsde 9 à 15 m suivant les diamètres. Il est égale-ment possible de les préfabriquer sur place(fig. 68). La jonction de deux tronçons successifsest réalisée par rivetage (fig. 69) et manchonnageéventuel.

Les chemises de type souple, en matière synthé-tique, de préférence assemblées et cousues surchantier, sont généralement constituées d'un seulélément (fig. 59 et 60).

4.3.5. Centrage

D'une manière générale, étant donné la présenced'armatures, on doit assurer le meilleur centragepossible pour l'ensemble forage-chemise-cage.

Le centrage d'une cage d'armature dans la che-mise est obtenu grâce aux dispositifs d'écartementpréconisés au chapitre 5.

Le centrage de la chemise semi-rigide dans leforage doit être au minimum assuré par calage entête, avec des coins en bois par exemple, ou pardes pièces métalliques soudées provisoirement àla virole ou au tube de travail (fig. 70). Lorsquel'on utilise un procédé avec tube de travail, onpeut améliorer le calage tout le long du fût pardes écarteurs répartis à raison de trois ou quatrepar niveau (fig. 7 l ) . Cette disposition permet enoutre de limiter les risques de remontée de lachemise pendant l'extraction du tube de travail.

4.3.6. Mise en place (fig. 72 et 73)

Les tubes perdus (f ig. 74) sont mis en place parhavage, battage ou vibrofonçage ; its jouent ainsile rôle du tube de travail en phase provisoire(fondations en rivières par exemple). Ce procédépeut s'avérer inefficace ou trop coûteux en ter-rain difficile, vu l'épaisseur à donner aux tubes(présence de blocs de rocher ou de maçonnerie,bancs durs, etc.). Il est alors préférable dedescendre une chemise ou une gaine dans unforage exécuté à l'avance, si les conditions d'exé-cution !e permettent.

Dans tous les cas, et particulièrement pour lespieux forés sans tubage de travail, les risquesd'accrochage de la chemise ou de la gaine le longde la paroi conduisent à prévoir un forage dediamètre supérieur à celle-ci. L'espace annulaireainsi créé va se remplir partiellement, lors dubétonnage, sur une hauteur qui est fonction desdiamètres relatifs pieu-chemise ainsi que de lahauteur bétonnée (fig. 75). L'efficacité de ïa che-mise vis-à-vis des frottements négatifs éventuelsest alors compromise, voire annihilée. On peutpenser que ce phénomène de remontée annulaireest sans doute atténué lorsque la mise en œuvreà la pompe d'un béton moins maniable a étédécidée par ailleurs.

En revanche, si l'espace annulaire est insuffisant,on peut craindre pendant l'extraction du tube detravail, notamment s'il esi louvoyé, une remontéede la chemise, du fait de la présence de granulats(ou de béton ayant fait prise prématurément 1

53

Fig 70 — Calage en tète réalisé à l'aide de cornières soudées. Fig. 71. — Les quatre éléments de tubes permettent de centrerla gaine dans le tube de travail.

Fig. 72. — Descente d'une chemise avanl le ferraillage. Ftg. 73. — Descente simultanée de la chemise etde la cage d'armatures.

54

Fig 74 — Pieux en site aquatique e«écutès avec tubes perdus

entre la chemise et le tubage. Le jeu de 5 cmpréconisé au paragraphe 4.1.2 paraît satisfaisantà cet égard, mais ne dispense pas d'apporter danstous les cas un soin particulier à la récupérationdu tube de travail.

L'utilisation des chemises souples (fig. 59 et 60)nécessite des précautions, liées aux risques dedéchirures. La chemise souple doit évidemmentrésister aux pressions du béton (risque d'éclate-ment), les parties basses étant les plus sollicitées.A cet effet, le grammage sera adapté à la longueurde la chemise et les coutures réalisées directe-ment à terre sur la cage. Notons également quelors de l'opération de liaisonnement des élémentsde cage par soudure, on peut limiter les risquesde détérioration des textiles en les arrosant.

La mise en piace des chemises (comme des arma-tures) dans le forage peut entraîner des éboule-ments conduisant à des dépôts en fond de pieud'autant plus importants que cette opération estplus longue et plus délicate. Il est donc parti-culièrement recommandé de procéder, immédia-tement avant bétonnage, à un nettoyage soignédu fond de forage (cf. § 3.4.4).

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Forage Bétonnage , Remontée du tube/ de travail

Remontée possible dubéton entre so! et gaine

Flg. 75 — Remontée du béton dans l'espace annulaire comprisentre la game et la paroi du forage

4.4. LES CONTROLES

II s'agit d'abord d'un contrôle de réception desfournitures prévues qui doivent répondre auxclauses du CCTP tant en qualité qu'en dimensions(en particulier longueur) et dont l'état doit êtretel, qu'elles puissent satisfaire aux fonctions aux-quelles elles sont destinées.

Le gainage et le chemisage étant en outre desopérations généralement prévues pour pallier desrisques importants, leur mise en œuvre doit êtrerigoureusement surveillée par un personnelcompétent et disponible au même titre que toutesles autres phases d'exécution des pieux.

Dans le cas où l'on craint notamment des sur-consommations de béton, on mesure la remontéedu béton en fonction du volume mis en œuvre,afin de juger de l'efficacité du dispositif.

55

CHAPITRE 5

Armatures

Les pieux forés destinés aux fondations desouvrages d'art sont en général armés sur touteleur hauteur. A part quelques cas très particuliers(pieux courts de gros diamètre dans un terrainraidc et imperméable par exemple), il est évidem-ment impossible de ferrailler un pieu en place.Le ferraillage doit donc être préfabriqué en usineou sur le chantier et descendu ensuite dans leforage. L'ensemble des armatures constituant leferraillage ainsi préfabriqué porte le nom decage d'armatures (fig. 76 et 77).

Ai matures ftransversales ^ /

(hélice) V

Fig. 76 — Constitution d'une cage d'armatures pour pieux.

En partie courante, la cage d'armatures d'unpieu est constituée de barres longitudinales,disposées suivant les génératrices d'un cylindre,autour desquelles sont enroulées et fixées rigide-ment des armatures transversales (cerces ouhélices, appelées encore spires).

L'assemblage des armatures longitudinales ettransversales est réalisé au moyen de ligatures oupar soudage (fig. 78). Même si l'assemblage enpartie courante est réalisé au moyen de ligatures,certaines armatures particulières {cerces degabarit de montage, anses de levage par exemple)doivent être soudées aux armatures principales.C'est pourquoi tes armatures destinées au ferrail-lage d'un pieu doivent être en acier soudable.On trouvera dans le tableau I la liste et lescaractéristiques principales des aciers qu'il faututiliser pour les pieux. (II y aura lieu, bienentendu, de tenir compte des mises à jour éven-tuelles des fiches d'agrément afin d'apporter àce tableau les modifications nécessaires.) Pourles aciers à haute adhérence, le procédé de sou-dage doit être compatible avec le type d'assem-blage (croisé, bout à bout, par recouvrement) etavec les conditions de fabrication de la cage (surchantier ou en usine).

Flg. 77. — Ensemble des armatures principales entrantdans la constitution d'une cage d'armatures.

Fig. 7B. — Assemblage des armatures par ligatureset par soudures.

56

T A B L E A U I

CARACTERISTIQUES DES ACIERS A HAUTE ADHERENCE SOUDABLES

SYMBOLE

DÉNOMINATION du PRODUIT

PROCÉDÉ D'ÉLABORATION

FICHE D'IDENTIFICATION

ASPECT

LIMITE D'ÉLASTICITÉMINIMALE :a'eg(bars)

LONGUEURS COURANTESCOMMERCIALES (m)

DIAMETRES NOMINAUX(mm)

BR

acier

BIRI

acier Thomas

calmé, écroui

par traction

n°21 bis

30-12-71

î~^r^~-^-4-é-

4120

jusqu'à 15

6à 14

RHS

acier

RODURAC HS

naturellement dur

à bas carbone

obtenu par souf-

flage à l'oxygène

n°36

19-02-75

-fffr

*4120

6à 18

6 à 20

HBA

acier crénelé

HI BOND A

acier Thomas

soufflé à l'air

enrichi

n° 15 ter

30-12-71

tff /tiï /fif' Jp Jj? J,

^4120 3920

jusqu'à 15

6 à 40

HS

acier crénelé

HLE HADES

acier Thomas

calmé, soufflé

à l'air enrichi

n° 5 quater

28-4-71

-. <-•=>* <- =v ^^

^^^^

t^d^L^

<p<20 0>204120 3920

6à 15

6 à 32

SH

acier crénelé

HLE SUPER-HADES

acier Thomas

calmé, soufflé

à l'air enrichi

n° 17 bis

28-4-71

¥V^

^^^

*4900

6 à 1 5

6à 16

TG

acier

THYGRIP

acier Thomas

soufflé à l'air

enrichi, calmé

n° 6 bis

20-7-73

r r

A A

0<20 0>20

4120 3920

3à 15

6 à 40

TS

acier

THYGRIP S40

acier Thomas

soufflé à l'air

enrichi, calmé

n°26

30-12-71

^T^

y /

®4120

6à 15

6 à 20

T

acier

TOR

acier doux

laminé à chaud

écroui par tor-

sion à froid

n° l i ter

20-7-73

^^^^*=Z2^^-

0<20 0>20

4120 3920

10/15

5 à 40

W

acier

WELBOND

acier naturelle-

ment dur, obtenu

au four

électrique

n° 22 ter

20-7-73

^ \ \~f~f^

0<20 0>20

4120 3920

12

8 à 32

Dafe de mise à jour : janvier 1978,

5.1. LES ARMATURES LONGITUDINALES

5.1,1. Rôle. Nuance d'acier utilisé

Les armatures longitudinales ont pour rôle derésister, dans chaque section du pieu, auxmoments fléchissants calculés ou parasites. Il estrecommandé d'utiliser des armatures de hautenuance (o-en > 3 300 bars) lisses ou à haute adhé-rence. Ce sont généralement des armatures àhaute adhérence qui sont choisies, l'adhérencedes ronds lisses pouvant être notablement dimi-nuée du fait de la présence d'un film de boue entrele béton et l'acier.

5.1.2. Diamètre des armatures

Le diamètre des armatures longitudinales, quidoit être au moins égal à 12 mm (fascicule 68,article 36.1), peut atteindre 32 mm et tout à faitexceptionnellement 40 mm. Il n'est pas souhai-table d'adopter un diamètre supérieur à 25 mm ;en effet, pour des diamètres supérieurs se posentdes problèmes de soudabilité (assemblage avecles armatures transversales) et de flexibilité dela cage. Il faut, d'autre part, rappeler qu'au-dessusd'un certain diamètre, en général 20 mm, le tauxde travail admissible des aciers chute.

5.1.3. Longueur des armatures

Les longueurs commerciales courantes de fourni-ture sont de 12 et 14 m. Les longueurs commer-ciales maximales sont généralement de 15 m. Leshauteurs sous crochet des engins de levage, à partles grues, dépassent rarement 15 m. Enfin, lerespect du Code de la route (voir paragraphe5.5.2 : transport) permet le transport d'élémentsde longueur inférieure à 14 m avec un maximumde 15,50 m environ.

Les cages d'armatures des pieux de grande lon-gueur (supérieure à 15 m) doivent donc êtredécomposées en tronçons élémentaires qui sontassemblés sur le chantier lors de la descente duferraillage dans le forage. A noter à ce sujet quele tronçon le plus long doit être le tronçon infé-rieur pour des raisons de mise en place de la cagedans le forage lors de la descente de celle-ci.

5.1.4. Dispositions constructives

Les armatures longitudinales sont réparties leplus souvent uniformément sur la périphérie dupieu. Leur nombre doit être au moins égal à cinqet plutôt six (CPC, fascicule 68, article 36.1).

Pour que le bétonnage du pieu puisse être menédans de bonnes conditions, l'espacement desarmatures ne doit pas être inférieur à 10 cmpour les petits diamètres (12 à 16 mm) et 15 cmpour les gros diamètres (20 à 32 mm).La section des armatures doit être au moinségale à 0,5 % de la section de béton du pieu(article 36.1 du fascicule 68, titre premier). Dansle tableau II, nous avons fait figurer le ferraillageminimal à disposer dans un pieu en fonction dudiamètre de celui-ci et en tenant compte desprescriptions rappelées ci-dessus. Le ferraillageminimal correspond à une quantité d'armatureslongitudinales variant entre 39 et 46 kg par mètrecube de béton.La densité de répartition des armatures peutvarier sur la périphérie du pieu dans le cas oùles efforts principaux ont une direction préféren-tielle, mais en général, on préfère éviter unetelle disposition peu compatible avec les condi-tions de mise en œuvre (bardage, positionnementdans le forage).

5.2. LES ARMATURES TRANSVERSALES

5.2.1. Rôle

Du point de vue du béton armé, les armaturestransversales jouent trois rôles.Leur rôle principal est de maintenir les arma-tures longitudinales en s'opposant au flambementde celles-ci.Leur second rôle est de résister à l'effort tran-chant.

Leur troisième rôle est de s'opposer à l'ouverturedes fissures longitudinales qui pourraient appa-raître dans le béton ; elles améliorent la résistancedu béton par rapport à celle du même béton nonarmé, indépendamment de l'effet des armatureslongitudinales. En fait, les armatures transver-sales constituent une couture de compressiondont l'action éventuelle augmente la sécurité.Du point de vue de l'exécution, les armaturestransversales jouent, en association avec d'autresarmatures (les cerces de gabarit de montage parexemple, § 5.3.1), un rôle de rigidification de lacage lors des manutentions, et de maintien desarmatures longitudinales pendant la descente dela cage dans le forage et pendant le bétonnage.

5.2.2. Constitution du ferraillage transversal

La nuance des aciers transversaux ne joue prati-quement pas de rôle dans la résistance aux

TABLEAU II

Diamètre du pieu (cm)

Aire de béton (cm2)

Aire minimale d'acier(cm2)

Exemple de ferraillageminimal

50

1 964

9,82

9 0 12ou 7 0 14ou 5 0 16

60

2868

14,14

1001480165020

70

3849

19,25

1001670205025

80

5027

25,14

1301680206025

90

6362

31,81

13016110207025

100

7854

39,27

130208025

110

9504

47.52

1602010025

120

11 310

56,55

1802012025

130

13274

66,37

2202014025

140

15394

76,97

2502016025

150

17672

88,36

1802511032

200

31416

157,08

3302520032

58

Fig. 79. — Dispositions constructives théoriques prévuespar le règlement du béton armé.

15 à 20 0 t

contraintes normales ; ce sont pratiquement tou-jours, et pour des raisons de commodité, desronds lisses qui sont utilisés (nuance Fe E 24 ouà la rigueur Fe E 22). Cependant, lorsque lesefforts tranchants sont très importants (casexceptionnels), on a recours à des armatures àhaute adhérence afin de pouvoir conserver auxarmatures transversales des espacements satis-faisants pour le bétonnage.

Les armatures transversales sont disposées encours successifs. Chaque cours peut être constituéd'une cerce. Dans le cas de pieux, compte tenu dufait que les armatures longitudinales sont dispo-sées suivant un cercle, le ferraillage transversalest en général constitué par une hélice encoreappelée spirale ou spire (fig. 76). Pour faciliter lamise en œuvre, c'est souvent du fil machine quiest utilisé pour les petits diamètres (jusqu'à10 mm environ). Pour des diamètres plus impor-tants (supérieurs à 12 mm), on utilise des aciersen barres.

Théoriquement, du point de vue du béton armé,le façonnage des cerces et des spires doitrespecter les prescriptions rappelées sur les cro-quis de la figure 79. L'ancrage d'une cerce doitêtre décalé par rapport à celui de la cerce précé-dente. La continuité mécanique des différentstronçons de spire doit être réalisée par le moyende recouvrements munis de crochets, l'ancraged'extrémité se faisant par retournement dans lamasse du béton.

Remarque importante. — Les ancrages des cercesainsi que les ancrages et recouvrements des spiresreprésentées ci-dessus fonctionnent correctementlorsque le béton est durci. Ils sont déterminés enfaisant intervenir le phénomène d'adhérence acier-béton. Il ne faut pas oublier que ces ancrages etrecouvrements fonctionnent mal pendant la phasede bétonnage. Sous l'effet du poids du béton fraiset de la poussée qu'exercé celui-ci sur les arma-tures, les ancrages ont tendance à se dérouler(armatures tendues) et les parties en recouvre-ment risquent de glisser les unes par rapport auxautres.

Pendant la phase de bétonnage, les armaturestransversales ne peuvent s'opposer au flambe-ment des armatures longitudinales si des précau-tions particulières ne sont pas prises. Les deuxcroquis de la figure 80 concrétisent quelques-unsdes incidents qui peuvent se présenter.

Enfin, il n'est pas toujours possible d'adopterpour les ancrages et recouvrements les disposi-tions réglementaires compte tenu de l'obstaclequ'ils constituent (retournement vers l'intérieur)pour la descente du tube de bétonnage.

Fig. 80. — Risques de déroulement des armatures transversalesen cours de bétonnage.

Recourber un peuplus les ancragespour limiter le risquede déroulement.

Retourner les barresautour des armatureslongitudinales (pieuxde gros diamètre).

Eviter les recouvre-ments non munis decrochets à moins queceux-ci ne soientsoudés (pieux defaible diamètre).

NON. ' OUI

Fig. 81. — Dispositions constructives pratiques.

Afin d'éviter les déformations importantes descages, on pourra, pour les armatures transver-sales, prendre par exemple les précautions repré-sentées sur les figures 81 et 82.

59

Fig 82 — Exemple derecouvrement droit sou-dé d'armatures transver-sales. La soudure limiteles risques de glisse-ment lors du bélonnage

Fig. B3. — Les armaturestransversales ont un dia-mètre trop faible. Ellessont déformées avantleur mise en place

5.2.3. Diamètre des armatures

L'application de l'article 36.1 du fascicule 68 etdu règlement de béton armé actuel conduit à desdiamètres d'armatures transversales un peu fai-bles. Ces règlements ne sont pas adaptés auxproblèmes pratiques d'exécution posés par lespieux forés. Compte tenu des observations faitessur chantier, nous pensons qu'il est raisonnabled'adopter pour 0, les valeurs minimales don-nées dans le tableau III, en attendant que desmodifications soient apportées au fascicule 68.

La quantité moyenne d'armatures transversalesdans les projets actuels est d'environ 13 kg parmètre cube de béton. Nous pensons qu'il faudraitaugmenter cette quantité et la porter au moins à20 kg par mètre cube.

La figure 83 illustre bien le mauvais comporte-ment d'armatures transversales trop faibles.

5.2.4. Diamètre des cerces et des hélices ou spires

Le diamètre des cerces ou des spires, et plusprécisément le diamètre extérieur de la cage, doitêtre égal :

— au diamètre nominal du pieu terminé, diminuéde 10 cm (2 x 5 cm d'enrobage) dans le cas d'unpieu exécuté sans tube de travail et non chemisé(fig. 84) ;— au diamètre intérieur du tube de travail dimi-nué de 10 cm lorsque le pieu est réalisé à l'aided'un tube de travail, mais non chemisé. (Dansce cas, la règle est fixée dans le but essentield'éviter un entraînement de la cage lors de laremontée du tube de travail, fig. 85);

— au diamètre intérieur de la chemise diminuéde 6 cm lorsque le pieu est chemisé.

Fig. &4Diamètre extérieurde la cage.

De = D - 10cm

D ~~ diamètre intérieur du tube de travail

Flg. 85Diamètre extérieurde la cage(pi EU exécutéavec tube de travail)

De =D- 50 cm

5.3. LES ARMATURES ET LES DISPOSITIFSPARTICULIERS

TABLEAU III

Armatureslongitudinales0i (mm)

Armaturestransversales0, (mm)

12

6-8

14

b-S

16

8-10

20

12-14

25

12-14-16

.12

le

5.3.1. Cerces de montage

Pour faciliter la préfabrication de la cage, res-pecter le diamètre terminé de celle-ci et répartirconvenablement ies armatures longitudinales, ilest nécessaire d'utiliser des armatures particu-lières appelées cerces de montage ou cerces degabarit (fig. 86 et 87).

60

Fig. 86 — Gabarit de monlage avec recouvrement soudé elmatérialisation de la position des armatures longitudinales

Fig. 87 — Montage d'une cerce de gabarit.

Fig. 9B. — Cage déformée du fait de l'absence de gabarit demontage, à noter IB forme déconseillée du panfer.

Ces cerces doivent être rigides, et pour cela leurdiamètre doit être important (exemple : 0 20 à25 mm pour un pieu de 1 m de diamètre).

Elles améliorent la rigidité de la cage lors dutransport et des manutentions de celle-ci en jouantun rôle d'écarteur pour les armatures longitudi-nales. En plus de ces fonctions, elles reçoiventles dispositifs de fixation des tubes d'auscultationet de carottage (cf. § 5.3.7). La figure 88 témoignedes déformations subies par une cage d'arma-tures privée de tels gabarits.

Les cerces de montage peuvent être réalisées parsoudage bout à bout ou mieux par recouvrementsoudé (fig. 89). Elles sont façonnées à partir debarres lisses et généralement préparées en usine.Leur espacement varie entre 2 et 3 m environ.

Armatures longitudinales

Armaturestransversales

/

Cercs demontage

Recouvrement soudé Soudure bout-a-bout

Fig 89. — Assemblage des cerces de gabarit

5.3.2. Dispositifs de centrage de la cage

II faut éviter que la cage d'armatures frotte lelong de la paroi du forage au cours de sa miseen place. Il est d'autre part nécessaire de centrercorrectement la cage dans lt> forage et d'assureraux armatures un enrobage convenable. Pour cela,on fail appel à des dispositifs particuliers.

- Ecarteurs : ces armatures particulières, réali-sées à partir de barres lisses, sont soudées surles armatures longitudinales (fig. 90 et 91). Comptetenu de leur configuration, elles sont parfois appe-lées « skis ». Elles sont au nombre de quatrepar niveau, huit au premier niveau dans le casd'un pieu de gros diamètre, l'espacement desniveaux étant de 2 m environ. Elles doivent êtrerigides, leur diamètre devrait être celui des arma-tures longitudinales diminué d'un module. Lesécarteurs figurant sur la figure 92 sont beaucouptrop souples.

— Cales en béton ou en plastique : pour assurerl'enrobage des armatures de la cage et le centragede ceile-ci, on utilise des cales, de forme circu-laire, qui peuvent être en ciment ou en matièreplastique. En règle générale, les cales en plasti-que sont à rejeter car elles n'assurent pas uncalage efficace du fait de leur souplesse (fig. 93et 94). En ce qui concerne la fixation de cescales, des précautions doivent être prises pouréviter la pénétration d'eau pouvant entraîner desrisques de corrosion.

Armaturelongitudinale

Spires.,

Paroi duforage

Fig. 90.Différents typesd'écarteurs en acier.

3 " • • - ..,' *VS";;»--.; c^;-*^-

Fig. 91. — Ecarteurs de dimensions satisfaisantes Fig. 92. — Solution Incorrecte.L'écarteuf est soudé aux armatures transversales

Fig. 93. — Calage inefficace.

Sur les dessins de la figure 95 ont été représentésdeux modes de fixation des cales. La solution (b),consistant à fixer !a cale sur les armatures longi-tudinales, est à proscrire car le remplissage parle béton de la zone qu'elle occupe peut êtredouleux (d'où risques d'infiltration d'eau et corro-sion d'armatures principales) ; de plus, lors dela mise en place de la cage, ces cales peuventraboter la paroi, d'où encrassement des arma-tures et accumulation, à la base du pieu, de

Fig. 94. — Type de cale à re|eter.

sédiments qui doivent être extraits avant lebétonnage.

La meilleure solution (a) consiste à fixer lescales à deux barres longitudinales par l'intermé-diaire d'une petite barre soudée.

62

Gerce de gabaril Épingle mise

Fig. 96. — Epingles de rigidité provisoires.

O

Q

3] Permet lepassage duTube plon-geur

t>) A supprimerpendant ladescente dela cage

Flg. 95. — Montage des écarteurs en béton

~ ~ O O T J • " •

Fig. 97. — Autres types d'armatures spéciales.

5.3.3. Armatures de rlgidification de la cage

La cage est flexible et peut se déformer par flexionet torsion. Le système armatures transversales-cerces de gabarit du montage n'est pas suffisant.Il est nécessaire de rigidïfïer la cage par le moyend'armatures spéciales. Ces armatures peuvent êtrelaissées définitivement en plate ou doivent êtreéliminées au fur et à mesure de la descente dela cage dans le forage lorsqu'elles risquent degêner la descente du tube de bétonnage.

Parmi les dispositifs utilisés, on rencontre :

— des épingles de rigidité qui ont pour rôle des'opposer à l'ovalisation de la cage (fig. 96) ;

— des armatures telles que celles représentéessur la figure 97 qui s'opposent au déversement etau vrillage tie !a cage.

5.3.4. Panier

A la partie inférieure de la cage, il était habituelde retourner les armatures longitudinales vers lecentre de la section du pieu de façon à constituerun « panier » (fig. 98).

On attribuait à ce panier deux rôles :

— il permettait d'éviter le poinçonnement du fondde forage par les armatures longitudinales ;

— on pensait également que ce panier, chargépar le béton servant de lest, s'opposait à laremontée de la cage sous l'effet de la poussée dubéton frais. En fait, il empêche le tube plongeur

-• wrjajSK»Ftg. 93. — Forme de paniers à déconseiller

G3J5 r .

;>*y ' •>"«.Parlie mal hétonnép

Fig. 99. — Conséquencesur l'état du fond de pieude la présence du panier.

de toucher le fond au moment de l'amorçage etse comporte éventuellement comme une grillefavorisant la ségrégation et le délavage du bétonen présence d'eau (fig. 99), ce qui engendre unmauvais contact sol-pieu.

63

Fig. 100Configurationadmissible defond de cage.

Fig. 102 — Différents typesd'armatures de levage.

Fig 101 — Cage d'armatures sans panier.

Pour permettre au tube plongeur d'atteindre letond du [orage, il semble maintenant préférablede n'admettre qu'une légère courbure des arma-tures vers l'intérieur de la cage (fig. 100), voirede se dispenser de tout aménagement de ce type(fig. 101) notamment si, pour éviter le poinçon-nement, on peut suspendre la cage dans le forage.

La cage es! ainsi arrêtée à quelques centimètresdu fond de forage (10 cm environ). Il esi à noter,en outre, qu'une telle disposition permet un meil-leur bétonnage de la base du pieu.

5.3.5. Armatures de levage

Malheureusement, sur de nombreux chantiers, leseages d'armatures sont soulevées sans précau-tion. Les crochets des engins de levage son!disposés en des points quelconques de la cage etles déformaiions qui résultent de cette absencede précautions sont graves.

Il est nécessaire de prévoir des armatures parti-culières destinées au levage et de renforcer lacage au droit des zones de levage (par exempleen disposant des cerces de montage plus nom-breuses ).

La figure 102 représente quelques dispositionsparmi celles qui peuvent être adoptées.

Fig 103. — Anses de levage de la cage d'armaturesd'une barrette

5.3.6. Serre-câbles

L'assemblage des éléments constituant la cageest réalisé par recouvrements soudés ou par lemoyen de serre-câbles.

Cette deuxième solution est plus coûteuse quela première mais certainement plus sûre en raisonde l'incertitude sur la qualité des soudures faites

64

sur le chantier et de la rapidité avec laquellecelles-ci doivent être exécutées.

5.5. CHARGEMENT - TRANSPORTDECHARGEMENT - STOCKAGE DES CAGES

5.3.7. Tubes d'auscultation

Le contrôle non destructif des pieux finis impli-que qu'ils soient préalablement équipés de tubesde réservation métallique dont les dimensionsvarient selon les méthodes entre 50/60 et 102/114 mm.

Ces tubes (voir chapitre 7, § 7.2) peuvent êtresoudes directement sur les cerces de montage(fig. 104) mais il est nécessaire d'améliorer leurfixation par des armatures du type de celle repré-sentée sur la figure 105. A noter qu'il faut apporterun soin particulier dans le positionnement destubes sur deux tronçons successifs de la caged'armatures.

Fig. 104. — Tube d'auscultation simplement soudé sur la cercede montage. C'est insuffisant!

Tubed'auscultation '

Aciers transversaux

Fig 105. — Montagecorrect d'un tubed'auscultation.

Gerce de montage

5.4. PRESENTATION DES DESSINS DE FER-RAILLAGE DES PIEUX

Les manutentions des cages au cours de leurchargement, déchargement et mise en place dansles forages doivent être conduites avec le soucide limiter le plus possible les déformations etd'empêcher la rupture des soudures. Une cagemaltraitée au cours de ces opérations resteradéfinitivement déformée. Il est donc nécessairede prendre les précautions indispensables pouréviter les inconvénients qui résulteraient desdéformations (descenle difficile de la cage dansle forage, rabotage des parois, mauvais enrobagedes armatures, etc.).

5.5.1. Chargement en vue du transport

II faut éviter de lever la cage en un ou deuxpoints avec de simples élingues et cela d'autantplus que la cage est longue et que son diamètreest important.

— Le levage par le milieu (fig. 107 a) nécessitantun maintien par cordage à chaque extrémitéengendre des déformations importantes.

- Le levage en deux points (fig. 107 b) sans paion-nier n'est pas non plus souhaitable car la défor-mation de la cage est accentuée par l'effet del'effort de compression excentré entre les pointsd'attache des élingues.

La formule la plus satisfaisante est celle quiconsiste à lever la cage à l'aide d'un palonnier(fig. 108). La cage est ainsi maintenue en plu-sieurs points, ce qui permet d'en limiter lesdéformations.

Les dessins de ferraillage des pieux ne doiventpas être de vagues croquis sur lesquels sont seule-ment représentées les armatures longitudinaleset transversales en partie courante, mais desdessins d'exécution sur lesquels apparaissenttoutes les armatures y compris les armatures etdispositifs particuliers. Il est nécessaire de repré-senter séparément le pieu terminé et les diffé-rents éléments constitutifs de la cage d'armatures.

Aux pages suivantes, nous proposons un exempleillustrant la consistance minimale que doit avoirun dessin de ferraillage de pieu (fig. W6).

t>Fig. 107. — Déformations de la cage au levage.

Fig. !08. — Utilisation conseillée d'un palonnier.

65

CAGE D'ARMATURES D'UN PIEU DE & 1,20 m

COUPE DU PIEU TERMINÉ ÉLÉMENTS CONSTITUTIFS DE LA CAGE

ÉLÉMENT SUPÉRIEUR

1,00• !._s

'— -:

\}

Vnir détail

00

A

Spire 0 16 Fe E 22Pas de 0,20 m

Longueur : 365,50 m

12 HA 25 Fe E 40Longueur : 9,50 m

24 écarteurs 0 20Longueur : 0,55 m

4 par niveau(8 au 1er niveau)

9 cerces <j> 25(gabarit de montage)Longueur : 3,20 m

O

12 HA 25 Fe E 40

Sur toute la hauteurSpire016FeE22

Pas de 0,20 m2 tours à platet un crochet

à chaque extrémité

ÉLÉMENT INFÉRIEUR

iL - 5,00

4 - 6,00I

Recouvrement

Sur toute la longueurSpire 0 16 FeE 22

Pas de 0,20 m2 tours à platet un crochet

à chaque extrémité

Longueur : 12,00 m

.2 tubes d'auscultation 50/601 tube 102/114 arrêté à 0,50 m

du fond

Nota : sur ce dessinles fers de rigidificationne sont pas représentés

-17,00Fig. 106. — Exemple de dessin de ferraillage de pieux.

66

DÉTAIL A

©

[ 5 )

\

->

• -

i '-t

f"{-, -

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u

01,

01,

5.

10

20

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P

- •

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^ 4

' 10

S *

W

^

•

\ 4 cerces 0 1 6 _j'/J Fe E 22il tous les 0,20 m

>

de levage 016 >

J"

COUPE AA

ext. 114

Recouvrementspire (I =0,80 m)

de la cage 1,10

Tubesd'auscultation

0ext. 60

©

N°

1

1 bis

2

3

4

5

6

Diamètre

H.A.

25

25

0

16

16

25

24

16

Nombrede

barres

1

4

12

12

9

20

8

FaçonnageObservations

</* intérieur 1,064

T ^^^ f201 _^^ I 'I £^^^ 20,50

O 0 intérieur 1 ,064

-*

^S

O 0 intérieur 0,97

lO^/A^IO

T

25,5 }

100 , ]

Longueurpar

barre

365,5

3,44

12,00

9,50

3,20

0,55

1,77

Longueurtotale

365,5

13,76

144,00

114,00

28,80

13,20

14,20

Poidsau m

1,578

1,578

3,854

3,854

3,854

2,466

1,578

Poidstotal

577

22

554

439

111

32

20

67

Fig. 109. — Aire de stockage correcte des cages d'armatures

Fig. 110. — (a) et (b) Stockages Inacceptables.

5.5.2. Transport

Le transport des cages d'armatures n'est rentableet souple, toutes choses égales par ailleurs, ques'il n'a pas un caractère « exceptionnel » au sensdu Code de la route.

Ne sont pas considérés par le Code de la routecomme transports exceptionnels, les véhiculesdont la longueur, toutes saillies comprises,n'excède pas les valeurs données ci-dessous :— 11 m pour les véhicules automobiles et les

remorques, non compris le dispositif d'atte-lage,

— 15 m pour les véhicules articulés ( tracteur +remorque),

- 18 m pour un ensemble de véhicules (camion +remorque ).

D'autre part, à l'arrière, le chargement ne doitpas dépasser de plus de 3 m l'extrémité arrièredu véhicule.

En respectant les prescriptions ci-dessous quiconduisent à des longueurs de plateaux variantde 9 à 11 m, on voit qu'il est possible de trans-porter des cages dont la longueur varie entre12 et 14 m, ce qui correspond aux longueurscommerciales courantes. Tout à fait exception-nellement (adaptation du matériel de transport,proximité du chantier), il sera possible de trans-porter des cages un peu plus longues.

5,5.3. Déchargement et stockage sur le chantier

Le déchargement doit être réalisé avec les mêmesprécautions que le chargement. Cette opérationest hélas trop souvent mal conduite. Elle inter-vient au début du chantier alors que les terras-sements préalables sont en cours d'achèvementet que les engins de levage sont rares et souventabsents. Le déchargement consiste malheureuse-ment trop souvent à faire tomber purement etsimplement les cages par terre ; celles-ci sont parconséquent souillées et déformées.

Les cages d'armatures doivent être stockées surdes aires propres (fig. 109), bétonnées si pos-sible ; elles doivent être déposées sur des calesde bois pour limiter les déformations et lesisoler du support. Dans la mesure du possible, ilfaudra éviter d'entasser les cages les unes sur lesautres. Les figures 110 a) et b) montrent exacte-ment ce qu'il ne faut pas faire.

5.6. DRESSAGE DE LA CAGE ET MISE ENPLACE DANS LE FORAGE

5.6.1. Dressage de la cage

II s'agil de soulever la cage stockée en positionhorizontale et de l'amener à la position verticaleà l'aplomb du forage. C'est l'opération la plusdélicate. La cage csl généralement accrochée enun ou deux points (fig. 111). Avant que la cagequitte le sol, elle repose sur celui-ci à son extré-mité inférieure et est soumise à d'importantesdéformations de flexion. A ces déformations deflexion viennent ensuite s'ajouter des déforma-tions de torsion lorsque la cage, suspendue àl'engin de levage, oscille au-dessus du sol. Pour

Fig. 111. — Dressage d'une cage d'armatures.Remarquer les déformations.

exécuter ces manutentions, dans de bonnes condi-tions, il serait donc souhaitable d'utiliser ungabarit rigide auquel la cage serait fixée en demultiples points.

5.6.2. Mise en place de la cage dans le forage(fig. 112 à 117)

Les opérations de dressage et de mise en placede la cage dans le forage doivent être exécutéessans perdre de temps de façon à limiter la sédi-mentation qui risque de se produire avant lebétonnase.

Flg. 113. — Transport des cages sur chantier par traîneau

Flg. 112. — Manutention d'une cage pour barrette

Fig. 114. — Dressage d'une cage d'armalures.

Il existe peu de moyens d^ se rendre compte sides éboulemenls se sont produits lors de ladescente de la cage. Dans le cas particulier oùle forage est à sec, on peut utiliser le procédédu miroir. Sous boue bent oui tique, le seul moyende détecter les éboulements est le fil à plomb. Detoute façon, lorsque la présence d'un écoulementimportant est découverte (éboulement de sur-face, blocs empêchant la descente de la cage àsa cote définitive...), le maître d'œuvre ne devrapas hésiter, soit à faire ressortir la cage, puiscurer le fond de forage, soit à obliger l'entre-preneur à nettoyer le fond de la fouille confor-mément aux recommandations formulées auchapitre 3.

69

Fig. 117 — Phases de mise enplace de deux tronçons decage d'armatures.

Fig, 115. — Descente de la cage dans le forage

ft * A àFlg 116. — Dispositif de maintien de la cage dans le forage.

Pour se prémunir contre un éventuel poinçon-nement du fond de forage, el contre les risquesde flambage, il est préférable, dans la mesuredu possible, de suspendre la cage en tête du tubede travail, ou de la virole, plutôt que de la poseren fond de forage (fig. 116).

Ztnt (le recouuremenl

\\

— Curage du fond du Iran— Descente lente du premier element dans le forage jusqu'à ce que

son niveau supérieur (zone de recouvrement) soit à hauteurd'homme.

— Blocage oar grosses armatures ou profilés— Amenée du second élément et réalisation du recouvrement (sou-

dage des barres lonojfudlnaleF placées côte-â-côte ou mise enplace de serre-Câbles)

— Léger soulèvement de l'ensemble des deux tronçons maintenantsolidarisés

— Déblocage et descente de l'ensemble.— RépétiTJon des opérations dans le cas ou d'autres éléments doi-

vent être raboutés,— Vérification dit niveau supérieur die la cage mise en place

— Vérification du fond du trou de forage— Blocage de la cag& à la partie super-taure pour éviter sa descente

ou sa remontée pendant le bétonnage (soudure eur la virole, ouancrage).

— Bètonnage du pieu.

70

5.7. INCIDENTS - CONSTATATIONSREMEDES

5.7.1. Souillure des armatures

Des précautions doivent être prises pendant lestockage et les manutentions des cages, de façonà éviter que les armatures soient souillées. Unlavage au jet peut s'imposer. La pollution desarmatures pendant la descente de la cage dansle forage (rabotage de la paroi) est limitée parla présence des écarteurs.

5.7.2. Défauts de centrage

Les défauts de centrage sont dus à une tropgrande souplesse de la cage et surtout à uncalage insuffisant. Dans le cas des pieux inclinés,il faut multiplier les niveaux de calage (écar-teurs) sur la face « inférieure » qui a tendance às'appuyer sur la paroi du forage.

5.7.3. Délavage du béton favorisé par la présencedu « panier »

Nous avons indiqué précédemment, qu'à la basedu pieu, les armatures longitudinales ne devaientpas être retournées vers le centre. Ce « panier »empêche en effet le tube plongeur de toucher lefond du forage pendant la phase d'amorçage et ilpeut finalement se comporter comme une grillefavorisant la ségrégation et le délavage du bétonen présence d'eau.

5.7.4. Remontée de la cage d'armatures pendantle bétonnage

Pendant le bétonnage, les armatures sont sou-mises à la poussée du béton frais (fig. 118)favorisée par le phénomène d'accrochage dû à larigidification du premier béton. La poussée estd'autant plus importante que le tube plongeurest maintenu plus profondément ; c'est ce quise produit lorsque, dans le but louable d'éviterle désamorçage, on maintient exagérément letube plongeur en fond de pieu.

Pour éviter cette remontée parfois importante(jusqu'à 2 m), susceptible de se manifester quelque soit le poids de la cage et même si elle estbloquée en tête, il convient donc de limiter lagarde entre la base du tube plongeur et le niveaude béton dans le forage, à une longueur raison-nable compatible avec la sécurité nécessaire vis-à-vis des risques de désamorçage (cf. § 6.4.1.1 :conduite du bétonnage au tube plongeur).

A titre indicatif, un seul raccourcissement de 6 à7 m du tube plongeur après bétonnage de 10 mpermet généralement d'exécuter sans difficultésdes pieux de l'ordre de 20 m et plus (fig. 119). Enrevanche, on a vu que la présence d'un panier àla base des cages présentait peu d'intérêt à cetégard et risquait au contraire de perturber laqualité du contact béton-sol en pointe (cf. 5.3.4).

\/

"

©ïf

CD1 Amorçage et début du bétonnage.

2 Arrêt du bétonnage et remontée du tube.

3 Poursuite du bétonnage après démontage d'un oudeux éléments de tube.

Fig. 119. — Conduite du bétonnage au tube plongeur envue d'éviter la remontée de la cage.

P-

\

Fig. 118. — Développement dela poussée du béton sur la caged'armatures.

Fig. 120. — Phénomène d'entraînement de la cageà la remontée du tube de travail.

71

Fig. 121. — Carotteextraite de l'axe d'un

pieu 0 100

Fig. 122. — Carottaged'un tube d'auscultationayant suivi la déforma-

tion de la cage.

5.7.5. Remontée de la cage d'armatures pendantla remontée du tube de travail

Si le jeu entre la cage d'armature et le tube detravail est faible, on risque d'entraîner la cagepar frottement ou par arc-boutement des groséléments de béton entre les armatures et la paroidu tube que l'on remonte. Ces inconvénients sontaccentués par un mauvais centrage et une tropgrande souplesse de la cage (fig. 120}. Ils sontégalement plus fréquents lorsque le pieu estchemisé.

5.7.6. Descente de la cage d'armatures dans lebéton

Suus le poids du béton frais, les armatures sontsoumises à des çfforîs importants. Des précau-tions particulières doivent donc être prises pourpermettre à la cage de bien se comporter pendantla phase de bétonnage (voir notamment au§ 5.2.2 les dispositions à adopter pour des arma-tures transversales). Si ces précautions ne sontpas prises, les armatures longitudinales flambent,la cage subit de grandes déformations, et s'affaisse,les soudures peuvent se rompre (aux recouvre-ments notamment).

Les incidents sont plus fréquents lorsque le pieuest exécuté à l'aide d'un tube de travail. En effet,lors de l'extraction du tube, le béton vientoccuper, par expansion, non seulement la placedu tube, mais tous les vides. Tout particulière-ment, lorsque l'extraction du tube es! accompa-gnée d'une vibration (pieux vibrofoncés par exem-ple), il est conseillé d'extraire les premiers mètresde tube par paliers (arrêt de la vibration durantune minute tous les 20 cm environ), comme l'ontprouvé les diverses constatations effectuées surun important chantier autoroutier [60].

Les figures 121 et 122 illustrent à quel point unecage peut se déformer puisque les éléments ren-contrés par le carottier sont des armatures longi-tudinales dans un cas et un tube d'auscultationdans l'autre.

72

CHAPITRE 6

Bétonnage

Un chantier de bétonnage de pieux exécutés enplace ne peut se concevoir comme un chantierde superstructures. Le béton doit en effet pré-senter des qualités bien différentes. Peu sollicitéen lui-même, il doit par contre transmettre inté-gralement au sol les charges qu'il supporte et nepeut donc admettre aucune discontinuité danssa masse. Il lui faut des qualités bien particu-lières pour se mettre en place, ses éléments devantse serrer sous leur propre poids et non par vibra-tion comme c'est le cas avec le béton de super-structures. Le bétonnage d'un pieu est donc uneopération particulièrement délicate qu'il convientde traiter avec beaucoup de soin.

Pour les grands ouvrages, il est possible d'uti-liser des moyens importants et perfectionnés deconstruction et d'effectuer des contrôles d'exécu-tion sophistiqués. Ces moyens deviennent sou-vent très lourds, et grèvent fortement le coût despetits ouvrages isolés. Pourtant, il ne faut pasperdre de vue que les conséquences d'un défautdans un pieu ne dépendent pas de l'importancede l'ouvrage.

Les expériences effectuées en vraie grandeur enstation d'essais, confirmées par les constatationsfaites sur chantiers, permettent d'affirmer que siles règles de l'art sont respectées, le taux de réus-site est très élevé, mais que si elles sont trans-gressées, on déplore toujours des défauts deconstruction. Le maître d'oeuvre devra donc veillerà ce que le bétonnage s'effectue dans les meil-leures conditions.

Dans ce chapitre sont examinés :— les bétons pour pieux,— l'épreuve de convenance et le béton témoin,— la fabrication et le transport,— la mise en œuvre,— l'organisation du contrôle de bétonnage.

6.1, BETONSPLACE

POUR PIEUX EXECUTES EN

II existe maintenant des compositions dites« Fondations profondes » (ou QF) qui ont étéétudiées dans le but d'obtenir les caractéristiquesspéciales nécessaires aux bétons de pieux. Cesbétons peuvent être mis en œuvre au tube plon-geur ou à la pompe quelle que soit l'importancedu chantier. Certaines centrales de béton prêt àl'emploi possèdent aussi de telles formules béné-ficiant de l'agrément. Ces bétons peuvent d'ailleurs

être adaptés aux conditions particulières deschantiers par additions éventuelles de plastifiantsou de retardateurs de prise.

Malheureusement, dans la pratique courante, onimprovise encore trop souvent en adaptant, tantbien que mal, une formule de béton armé ouprécontraint, en ajoutant du sable et de l'eau eten réduisant la proportion de gravillon. Lerésultat, fréquemment médiocre, conduit à unemise en œuvre délicate et aléatoire qui nuit àla qualité du pieu.

Le problème des bétons pour pieux est examinéen deux points :— les caractéristiques fondamentales des bétons

pour pieux,— les conditions à réaliser pour obtenir ces

caractéristiques.

6.1.1. Caractéristiques fondamentales des bétonspour pieux exécutés en place

Ces caractéristiques sont les suivantes :— fluidité, bonne faculté d'écoulement et de

serrage sous son propre poids,— résistance à la ségrégation et au délavage,— prise lente et contrôlée,— résistance à l'agressivité du milieu par une

compacité élevée et une bonne imperméabi-lité,

— bonnes performances mécaniques.

Il faut noter que des performances mécaniquesélevées ne constituent pas, comme dans le casdes superstructures, l'objectif à atteindre enpriorité.

6.1.1.1. Fluidité, faculté d'écoulement et de ser-rage sous son propre poids

La fluidité (ou maniabilité) doit être suffisantepour permettre au béton d'occuper tous les videslors de sa remontée sous l'effet de la pressiondue à sa différence de niveau dans le tube plon-geur et dans la fouille. De la fluidité dépend aussila rapidité du bétonnage.

// est indispensable d'obtenir cette bonne facultéd'écoulement par d'autres moyens que ceux quinuisent aux autres caractéristiques du béton.

Ainsi, on évitera l'augmentation trop importantede la quantité d'eau de gâchage, parce que cemoyen facile d'améliorer la fluidité, augmente laségrégation et diminue la compacité, l'imperméa-bilité et la résistance.

73

6.1.1.2. Résistance à la ségrégation et au délavage

Toute chute du béton tend à le désagréger. Lesgros éléments parviennent en bas les premiers.Ce phénomène est accentué par la présenced'obstacles et par un manque de cohésion dubéton dû à une teneur en eau trop élevée (bétontrop mou). C'est ainsi que le mortier resteaccroché aux armatures et aux parois. La pré-sence d'eau dans le forage augmente encore cettedésagrégation : il y a séparation du ciment et desgranulats par lavage de ces derniers. Le délavageest donc une forme de ségrégation à laquelle sontparticulièrement sensibles les bétons coulés sousl'eau.

La ségrégation provoque de graves défauts dansle fût du pieu : nids de cailloux, cavernes, bétonsporeux. Ces zones sont particulièrement sensiblesaux courants d'eaux souterraines qui accentuentencore le délavage du béton frais et l'agression dumilieu dont le mécanisme sera évoqué à proposde la compacité (§ 6.1.1.4).

6.1.1.3. Prise lente et contrôlée

Certaines opérations, telles que l'extraction dutube de travail et du tube plongeur, notammentsi elles ne sont entreprises qu'après mise enœuvre, impliquent un déroulement rapide dubétonnage et une prise différée avec un délaisuffisant. Par ailleurs, il peut être utile dans lecas de certains incidents de bétonnage, d'extrairele béton frais déjà coulé.

Il est donc impératif de maîtriser le début deprise du béton et son déroulement par un choixjudicieux de ciment et l'emploi éventuel d'unretardateur de prise dosé avec soin.

6.1.1.4. Résistance à l'agressivité du milieu parune compacité élevée et une bonne imper-méabilité

Compacité et imperméabilité vont de pair. Lebéton est soumis à l'agression du milieu : descirculations d'eaux plus ou moins chargées en selset matières organiques ou, au contraire, trèspures, peuvent l'attaquer mécaniquement et chimi-quement. Il est évident que le béton résiste d'au-tant mieux que ces eaux ne le pénètrent pas etqu'en particulier elles n'atteignent pas les arma-tures dont un enrobage suffisamment épais etcompact doit permettre d'éviter que leur corro-sion soit favorisée par effet de pile électrique.

Malheureusement, compacité et imperméabilitésont difficiles à obtenir car la teneur en eauélevée du béton pour pieux, auquel on ne peut,par vibrations, conférer un état de serrage opti-mal, s'oppose à la naissance et à la croissanced'un réseau cristallin dense lors de la prise duciment. Dans les pieux, le béton frais ne se com-pacte en effet que sous son propre poids, et il enrésulte d'ailleurs une densité croissante de haut enbas, bien mise en évidence a posteriori par auscul-tation gammamétrique (cf. § 7.1.1.3).

6.1.1.5. Bonnes performances mécaniques

Bien que l'objectif primordial ne soit pas, àl'inverse de ce qu'on exige des bétons de super-structures, d'obtenir des résistances méca-niques élevées, il ne faut pas perdre de vue quedes performances correctes devraient permettre

de réduire les dimensions des ouvrages, donc leurcoût, dans la mesure où l'amélioration des condi-tions d'exécution, en fonction notamment desprésentes recommandations, autoriserait une opti-misation des prescriptions. Il ne faut toutefois pascéder, sous prétexte qu'il s'agit en fait de bétonarmé, puisqu'il y a des armatures, à la tentationd'imposer dans le CCTP les résistances proposéesdans les commentaires de l'article 9, § 7 du fasci-cule 61, titre VI.

Les dosages élevés en ciment (350 à 400 kg/m3)sont ici justifiés par le souci d'obtenir une bonnefaculté d'écoulement et en conséquence unebonne compacité en place et non dans le butd'atteindre des résistances mécaniques supé-rieures. Un dosage élevé en ciment constitue unapport de fines actives au titre de la sécuritédans la difficile opération de mise en œuvre. C'estaussi le moyen de neutraliser l'action nocive d'uneeau de gâchage trop abondante.

D'une façon pratique, en l'absence de règle spéci-fique relative aux bétons pour pieux et comptetenu des contraintes maximales admises parl'actuel CPC (article 38.2 du fascicule 68), on peutse satisfaire d'une résistance à la compressionà 28 jours d'environ 250 bars (cf. [3], § 8.973).Toutefois, le cas particulier des piles-colonnesdoit faire l'objet d'un examen spécifique.

6.1.2. Conditions d'obtention de ces caractéris-tiques

On peut considérer que ces conditions sontréunies si l'on procède à un choix soigné desconstituants du béton, et à une étude approfondiede sa formule.

6.1.2.1. Choix des constituants

Le choix des constituants du béton coulé dansle sol doit être fait avec beaucoup de soin. Ilporte sur le ciment, les granulats et les adjuvants.

— Le ciment doit être capable de résister auxagressions chimiques du milieu : eaux chargéesen matières organiques ou en sels minéraux, eauxacides, séléniteuses, pures. Il faut rappeler quel'agressivité des différentes eaux est plus oumoins forte suivant la nature ou la concentrationdes éléments qui s'y sont dissous. On peut trouver,par exemple, des eaux acides naturelles chargéesde gaz carbonique agressif ou d'acides humiques.Ce gaz carbonique est très nocif pour les cimentscar il peut former, avec la chaux libre du liant,des sels de chaux très solubles qui décalcifient lebéton. On rencontre également des eaux plus oumoins sulfatées (eaux séléniteuses, magnésiennes)qui attaquent les ciments par formation de selscomplexes fortement expansifs et qui peuvententraîner la désagrégation des bétons. Les eauxtrès pures sont dangereuses par leur pouvoirdécalcifiant.

Pour effectuer le choix du ciment, il est néces-saire de consulter un laboratoire spécialisé ayantune bonne connaissance des productions régio-nales et des principaux textes qui traitent dusujet :

• Le fascicule 3 du CPC : Fournitures deliants hydrauliques.

• La liste des liants hydrauliques destinés auxtravaux à la mer et en eaux séléniteuses

74

publiée par le Ministère de l'Equipement,et révisée annuellement.

• Le guide pratique pour l'emploi des cimentsde M. Adam (collection de l'ITBTP [73]).

Les ciments qui répondent aux caractéristiquesphysiques et chimiques imposées par le fascicule 3sont en général des ciments comprenant de fortspourcentages de laitier : CPF, CHF, CLK, CPMF,et seulement quelques CFA, CPAL, CPAC, CPALC,dotés d'une bonne résistance aux eaux agressives.

Il faut éliminer les ciments connus pour leurprise très rapide et, pour ceux que l'on a choisi,s'assurer par des contrôles à la réception qu'ilsne sont pas sujets à fausse prise ou prise brutale.

— Les granulats doivent être de préférence rouléset posséder les qualités demandées dans les fasci-cules 65 et 23 du CPC : en particulier une granu-lométrie continue et un bon coefficient de formesont nécessaires pour favoriser au mieux l'écou-lement du béton. Un sable siliceux roulé estsouhaitable.

Lorsque l'utilisation de sables broyés et de gravil-lons concassés est inévitable, il faut exiger unpourcentage d'éléments fins constant pour lespremiers (c'est l'étude de composition qui donnele pourcentage à ne pas dépasser) et un boncoefficient de forme pour les seconds.

Les granulats poreux sont à refuser.

— Les adjuvants, retardateurs de prise ou plasti-fiants-retardateurs, doivent être choisis dans laliste de la circulaire ministérielle « accordantl'agrément à des adjuvants du béton ». Cette listeest remise à jour annuellement.

6.1.2.2. Etude de la formule du béton

L'étude de composition doit être faite en fonctiondes qualités nécessaires aux bétons de pieux. Elledoit tenir compte notamment de l'agressivité dumilieu, ainsi que des moyens de fabrication, detransport, de mise en œuvre et de contrôle dubéton. Cette composition ne devant être impro-visée, son étude et les essais s'y rapportant doi-vent être confiés à un laboratoire spécialisé.

Il faut rechercher simultanément fluidité (apti-tude du bon écoulement) et compacité.

Pour obtenir une bonne régularité de la compo-sition du béton et les meilleures compacité etmaniabilité possibles, il est nécessaire d'utiliserau moins trois classes granulaires.

C'est un bon équilibre entre les proportions desdifférentes classes de granulats et non une addi-tion intempestive de sable au détriment desgravillons, qui parvient à concilier au mieux cesdeux qualités apparemment contradictoires. Lesproportions optimales seront recherchées par uneétude approfondie de maniabilité.

Compacité et résistance à la ségrégation (et audélavage) peuvent être améliorées par uneaugmentation des éléments très fins (comprisentre 80 et 160 p,) lorsqu'on utilise un sable trop« cru ». Ces éléments très fins peuvent êtreapportés par ajout de fines (calcaire broyé, cen-dres volantes...) ou par un dosage assez élevéen ciment (400 kg au mètre cube). Ce derniermoyen est particulièrement souhaitable en raison

du réseau cristallin plus serré qu'il procure aubéton, sans risque supplémentaire de fissurationpuisqu'il s'agit de béton « enterré ».

Toute élévation importante de la teneur en eaupour augmenter la fluidité du béton doit êtreenvisagée avec beaucoup de réticence en raisonde son action très néfaste sur la compacité et lesrésistances mécaniques. Il vaut mieux utiliser unadjuvant plastifiant. Mais il faut rappeler qu'enprésence de ciments spéciaux (avec forte propor-tion d'ajouts), couramment utilisés en fondations,l'action des adjuvants, même agréés, doit êtrevérifiée au cours de l'étude.

L'utilisation de retardateurs pour maîtriser laprise du béton et éviter toute rigidification avantla fin des opérations a un intérêt certain, d'autantque ces adjuvants ont généralement un effet secon-daire plastifiant. Mais l'action retardatrice deprise doit être vérifiée et étalonnée en laboratoirelors de l'étude de composition du béton. Lors-qu'un important retard de prise n'est pas néces-saire, on peut utiliser un plastifiant, qui aura unefïet secondaire retardateur.

Le schéma général de l'étude de compositioncomporte cinq phases essentielles :— Etude théorique pour laquelle les mélangesde granulométrie continue qui favorisent l'écoule-ment du béton (fig. 123) sont recommandés.

100

90

80

GRAVIERS GROS SABLE SABLE FIN

... granulométrie continue

_ granulométrie discontinue"

Diamètres équivalents (/U)

Fig. 123. — Exemples de courbes granulométriquescontinue et discontinue.

— Recherche de la maniabilité optimale, aumaniabilimètre LCL (1). Elle est effectuée àteneur en eau constante (C/E » 2,2), en faisantvarier le pourcentage de sable par rapport à celuides gravillons.

— Recherche de la teneur en eau optimale néces-saire à un écoulement correct du béton dans letube plongeur et à une bonne mise en œuvre. Elleest effectuée au fluidimètre (fig. 124) à partir dela formule établie en phase précédente.

(1) LCL : Laboratoire Central - Lesage.

75

M : Affaissement clans le tube

HL : Valeur limite de I'affaissemen'

Relèvement du tubeTeneur en

Ferme Plastique Mou Fluide Très lluider.'

Fig. 124. — Le fluldimètre per-met de déterminer la teneur enesu optimale d'un béton pourpieu.

10 15 22

Flg. 125. — Prisomètre à bétonpour l'étude du dosage en retar-dateur de prise-

L'utilisation du cône d'Abrams n'est pas recom-mandée en laboratoire car ce procédé, dans lecas de forts affaissements (18 à 22 cm) perd toutesensibilité. La mesure n'est plus représentativede la fluidité du béton.

— Etude du temps de prise du béton dans le casd'utilisation de retardateur de prise ou de plasti-fia nl-re tard ateur, au prisomètre à béton (fig. 125).

— Mesure des résistances mécaniques et éventuel-lement de compacité et perméabilité sur éprou-vettes de béton durci.

6.2. EPREUVE DE CONVENANCEBETON TEMOIN

L'étude de formule faite, il convient de vérifierque les moyens de l'entreprise permettent bien defabriquer un béton ayant les mêmes caractéris-tiques que le béton d'étude et d'effectuer unemise en œuvre satisfaisante dans les forages. Oneffectue pour cela un essai en vraie grandeur,

c'est-à-dire un « béton témoin », défini par l'arti-cle 8.33 du fascicule 65 du CPC (Exécution desouvrages en béton armé), selon les modalitéssuivantes parfaitement applicables aux bétonsde pieux forés :

— Examen des dispositions prises par l'entrepre-neur en ce qui concerne la vérification préalabledu matériel de fabrication, de transport et demise en œuvre :

Centrale de fabrication ;

• matériel de stockage (silos à ciments, tré-mies à granulats, transporteurs, etc.) ;

• appareils de dosage (bascules, débitmètres,etc.) ;

• appareils de contrôle (automatisme, humidi-mètre, wattmètre différentiel, etc.).

Matériel de transport :• camions malaxeurs ;• bennes automotrices (dumpers) ;• pompes à béton ;• autres moyens.

76

Matériel de mise en œuvre :• tubes plongeurs avec accessoires ;• crosses de tubes plongeurs pour béton

pompé ;• bennes ;• appareils d'extraction du béton ;• pompes ;• etc.

Il convient aussi de vérifier si les sources d'éner-gie du chantier (branchements électriques, grou-pes électrogènes, compresseurs, etc.) sontsuffisantes et susceptibles d'être relayées en casde panne.

— Fabrication d'une gâchée avec les moyens del'entreprise et vérification des caractéristiques decette gâchée :

Sur béton frais :• caractéristiques d'écoulement au c ô n e

d'Abrams à défaut de méthode plus signi-ficative actuellement ;

• analyse du béton frais (composition) ;• rendement (la composition donne bien un

mètre cube de béton en œuvre).

Sur béton durci :• caractères physiques et mécaniques (compa-

cité, imperméabilité, résistance).

— Mise en œuvre d'une ou plusieurs gâchées.

Cet essai de mise en œuvre doit être effectué avecles moyens qui seront réellement utilisés sur lechantier : système d'approvisionnement, tubeplongeur, pompe à béton...

Il faut prévoir dans le projet de disposer d'unforage d'essai qui peut être l'un des foragesappartenant à l'ouvrage car le matériel d'exécu-tion des pieux, surtout sur un petit chantier,n'est généralement présent que pour une duréetrès limitée. Dans ce cas, il convient autant quepossible d'utiliser un des pieux les moins solli-cités et il est prudent de s'assurer au préalablede la possibilité de le remplacer, s'il doit êtrerefusé en raison d'incidents. On peut aussi, dansle cas de chantiers importants, prévoir un foraged'essai spécial destiné à recevoir le béton témoin,exécuté dans les mêmes conditions et à la mêmeprofondeur que les pieux projetés. Ces foragesd'essai sont évidemment équipés de cages d'arma-tures munies des dispositifs d'auscultation néces-saires (cf. chapitre 7).

6.3. FABRICATION ET TRANSPORT

6.3.1. Fabrication

II est inutile de reprendre ici les règles de fabri-cation du béton qui ne diffèrent nullement decelles qui s'appliquent au béton de structures etqui sont récapitulées notamment dans :— le fascicule 65 du CPC,— la circulaire n° 73-91 relative à l'utilisation du

béton fabriqué en usine (remise à jour pério-diquement),

— le guide niveau 2 du GGOA 70 [3].

Il faut toutefois attirer l'attention sur la néces-sité pour les bétons de pieux d'allier une grandefluidité à une bonne compacité (cf. § 6.1.1).

La consistance choisie influant beaucoup sur lacompacité, il faut en surveiller de très près larégularité et, par conséquent, assurer un contrôlepermanent de la fabrication par la centrale. C'estpourquoi il faut absolument éviter l'utilisationde bétonnières ou de centrales de chantier peuperfectionnées. Il est préférable, si l'on ne peutdisposer d'une centrale de chantier bien équipée,d'avoir recours à une centrale de béton prêt àl'emploi agréée, conformément aux règles d'utili-sation de la circulaire n° 73-91 précitée.

Il est impératif que la centrale fabrique le bétonà la consistance d'utilisation à la mise en œuvreou à une fluidité légèrement supérieure en casde forte température ou de durée de transportassez importante. Tout ajout d'eau systématiqueà l'arrivée sur le chantier doit être banni car ilentraîne une ségrégation du béton à l'intérieurde la bétonnière portée, qui n'est qu'un malaxeurrudimentaire d'autant moins efficace que la flui-dité du béton est élevée. Cette exigence est parti-culièrement difficile à maintenir pour le bétonfabriqué en usine, les centrales préférant livrerdu béton trop sec pour les quatre raisonssuivantes :— meilleures résistances lors du contrôle del'agrément NF (qui se fait au départ des centrales« béton prêt à l'emploi »),— possibilité de charger davantage de mélangegranuleux permettant de limiter les rotations decamions,— vidange plus facile,— plus grande sécurité dans les virages, en coursde transport.

On peut, à cet égard, indiquer l'apparition dans larégion parisienne d'un nouveau système suscepti-ble d'éviter les inconvénients inhérents au trans-port. Il s'agit d'un malaxeur-pompe qui, surchantier, élève à la teneur en eau nécessaire lemélange presque sec transporté depuis la centralepar bétonnière portée.

Il faut enfin insister sur l'importance particulièrede la précision des dosages en adjuvants, d'autantque pour des raisons parfaitement justifiées, ontend de plus en plus à travailler avec de fortsretards de prise, c'est-à-dire très près d'un surdo-sage en retardateur risquant de bloquer défini-tivement la prise.

6.3.2. Transport

II peut arriver qu'une centrale de chantier soitassez proche des pieux en cours d'exécution pourque le béton soit transporté à la benne ou à lapompe. Le transport en benne automotrice (dum-per) doit être prohibé en raison de la ségrégationqu'il produit sur des bétons fluides. Dans la plu-part des cas, le transport s'effectue par béton-nières portées.

En règle générale, une attention toute spéciale doitêtre portée à l'organisation du transport qui doitrépondre à deux impératifs :— faible durée du transport,— pas d'interruptions d'approvisionnement, nid'attente de bétonnières portées sur chantier.

Ces impératifs impliquent l'installation ou lechoix d'une centrale située à proximité du chan-tier et une excellente organisation de rotation descamions.

77

Toute durée de transport importante non prévue,toute rupture d'approvisionnement et toute attentede camion augmentent les risques de durcisse-ment prématuré du béton. Ces incidents sontgénéralement catastrophiques pour la mise enœuvre. Parce que leur vidange est le plus souventlenle lorsqu'on utilise îa Lechnique du tube plon-geur, il est souhaitable de disposer de bétonnièresportées de capacité faible à moyenne (4 à 6 m3).

Le béton de pieux étant très fluide et sensible àla ségrégation, i l importe que les bétonnièresportées soient en très bon état de fonctionnement.Il est en outre nécessaire de disposer d'un bonsystème de transmission d'ordres et de rensei-gnements (radio par exemple).

Il convient d'examiner, enfin, le cas de la pompeà béton utilisée en relai entre bétonnière portéeet tube plongeur classique (cf. [3], niveau 3),utilisation des pompes pour le transport du béton.Cette utilisation est particulièrement délicate carle béton doit être assez fluide pour descendrefacilement dans le tube plongeur et se mettre enplace sous son propre poids dans le pieu. Il estalors à la limite de la « pompabilité ». En effet,doué d'une trop grande fluidité, il risque de seségréger et de bouchonner dans les conduites. Ilest donc nécessaire dans ce cas de veiller encoreplus que de coutume à une excellente régularitéde la fabrication du béton.

6.4. MISE EN ŒUVRE

La qualité d'un ouvrage dépend autant de labonne mise en œuvre du béton que des caracté-ristiques intrinsèques de celui-ci. Or, dans le casdes pieux forés, la mise en œuvre est une opéra-tion extrêmement délicate et toute erreur risquede provoquer la ruine de l'ouvrage. II convientdonc de très bien connaître et de respecter lesrègles de l'art.

On examinera successivement :— les techniques de mise en œuvre du béton dansle forage,— l'influence de la présence d'eau ou de bouesde forage et les points délicats de la mise enœuvre,— les opérations postérieures à la mise en œuvredu béton : retrait du tube de travail éventuel,recépage, extraction éventuelle du béton frais enplace en cas d'incident grave.

6.4.1. Techniques de mise en œuvre

La mise en œuvre du béton par déversementdepuis la surface ne peut être tolérée que dansdes forages de faible profondeur (inférieure à10 m), sans armatures et à sec.

Trois techniques peuvent être pratiquées :— le tube plongeur,— la pompe refoulant directement le béton en

fond de pieu,— la benne à ouverture commandée, utilisée

seulement pour les puits de grand diamètre.

6.4.1.1. Bélonnage au tube plongeur

a) DESCRTPTION-Le tube plongeur est destiné à éviter le délavage,la ségrégation et la pollution du béton en guidantson déversement jusqu'au fond de forage, et enmaintenant continue son alimentation au sein dela masse de béton frais déjà en place.

Fig 126. — Trémie et colonne constituant l'ensembletube-plongeur.

Il se compose d'un tube et d'une trémie de rem-plissage (fig. 126}. Le tube doit présenter lescaractéristiques minimales suivantes :

— être lisse à l 'inférieur ;- être composé de tronçons de faible longueur

(3 m environ), facilement démontables (filetagescarrés ou trapézoïdaux) ;— être robuste (épaisseur minimale : 8 mm ensection courante) ;— avoir un diamètre d'environ six fois celui duplus gros granulai, mais permettant de réserverentre tube et armatures (y compris tubes deréservation pour auscultation) une distance d'aumoins quatre fois la dimension du plus grosgranulat. Ces spécifications peuvent d'ailleursréduire dans certains cas la taille du plus grosgranulat.

En sus de ces caractérisliques minimales, il estrecommandé :— d'utiliser un tube plongeur lisse à l'extérieur,c'est-à-dire de proscrire les pièces de liaison sail-

7 a

bouchon d 'amorçageXtube reniflard souple

-eau

Fig. 127.Systèmed'évacuationde l'airpar tube reniflard.

AA/i

Fig. 128.Crénelage de lapartie inférieuredu tube plongeur.

Fig. 129.L'angle a ducône de la trémiedoit être comprisentre 60 et 80°

lantes (manchons, collets, crochets de fixation)risquant d'accrocher la cage. Les raccordementsdes tronçons doivent donc se faire par filetagetaillé dans la masse. L'épaisseur du tube doitalors être suffisante à l'épaulement ;— de combiner au mieux les tronçons de lon-gueurs différentes en fonction du programme deremontée du tube plongeur en évitant des tron-çons trop longs en tête (ce programme deremontée peut être mis au point lors du béton-nage du pieu d'essai) ;— de disposer d'un outillage efficace pour lesmontages et démontages rapides des tronçons ;— de prévoir un dispositif de centrage et d'immo-bilisation du tube en tête du forage ;— de placer si nécessaire un système permettantd'évacuer l'air emprisonné sous le « bouchon »lors de l'amorçage (tube « reniflard » disposé surune génératrice intérieure du tube par exemple,fig. 127). Cette précaution est notamment utilequand le niveau de l'eau dans le tube est relati-vement bas par rapport à la tête du forage ;— de créneler ou d'ouvrir latéralement l'extré-mité du tube (fig. 128) pour assurer l'évacuationde l'eau (de la boue ou de l'air) pendant ladescente du premier béton, tout en laissantreposer la base du tube au fond du forage. Cetaménagement permet de maîtriser l'amorçagepuisque le bouchon n'est libéré que lorsque l'ondécide de relever le tube plongeur de quelquescentimètres (épaisseur du bouchon).

La trémie doit présenter les caractéristiquessuivantes :— forme tronconique de préférence à la formetronc-pyramidale ;— angle a (fig- 129) au sommet du cône com-pris entre 60° et 80° (au-dessus de 80°, il peutse former une voûte de béton qui en arrête ladescente).

b) UTILISATION

Le tube doit, avant amorçage et bétonnage, repo-ser sur le fond du forage. C'est pourquoi il estnécessaire de réserver à la base des armatures unespace central suffisamment grand pour permettre

au tube plongeur de passer et de reposer au fond(cf. chapitre 5).

Si le tube plongeur ne repose pas au fond, dansle cas de bétonnage sous eau ou sous boue, il ya délavage ou pollution du premier béton.Or, contrairement aux idées admises habituelle-ment, ce premier béton ne remonte pas en sur-face dans sa totalité en fin de bétonnage. Unepartie tapisse le fond et une autre se plaque surla paroi latérale du forage, ce qui nuit au boncontact de pointe et au frottement latéral(fig. 130).

eau ou boue

/ ^x béton délavé

tube plongeur x< -J ' .

Fig. 130. — Répartition du béton délavé à la suite d'un défautd'amorçage.

Il faut rappeler ici la nécessité absolue d'uncurage soigné du fond de fouille (cf. § 3.4.4).

Pour le bétonnage des pieux forés, on utilisegénéralement un seul tube plongeur, mais si lediamètre du forage est important (puits) ou s'ils'agit de pieux barrettes, il peut être nécessaired'utiliser simultanément plusieurs tubes. Il faut,dans ce cas, étudier soigneusement leur emplace-ment pour obtenir une remontée homogène dubéton sur toute la section du forage. Des tubesmal placés peuvent en effet perdre une grandepartie de leur efficacité ou nuire à la bonneremontée du béton. Il faut, aussi, concevoirl'armature pour permettre une mise en placecorrecte et une manœuvre aisée de ces tubes.

79

11

1-mouvement descendant du tube

@ zones de rigidification

(B) zones de fluidification

Fig. 131. — Apparition de zones de fluidification lorsdes mouvements de va-et-vient verticaux imprimés au

tube plongeur pour les pieux de diamètre important.

Les recommandations AGI (American ConcrèteInstitute) préconisent de ne pas dépasser lessurfaces de bétonnage suivantes par tube plon-geur : 28 m2 en caissons rectangulaires et 14 m2

(0 4,50 m) en caissons circulaires. Mais il s'agitlà d'une technique utilisant des déplacementshorizontaux de tubes qui ne concerne pas lebétonnage des pieux. Pour ceux-ci, il sembleraitprudent de ne pas bétonner des puits de plusde 2 m de diamètre avec un seul tube plongeur.Il y a, en effet, des risques d'effondrement dubéton remontant le long du tube plongeur, avecemprisonnement de boue (fig. 131) ou délavagepar l'eau.

bl) Amorçage

Une descente trop rapide du premier béton dansle tube plongeur provoque sa dispersion et saségrégation. En présence d'eau ou de boue, ledélavage ou la pollution qui s'ensuit est d'autantplus grave que la ségrégation est plus accentuée.On sait que ce béton de mauvaise qualité restepartiellement au fond et sur la paroi du forage(fig. 130). Pour se prémunir contre ces inconvé-nients, il convient de réussir tout particulièrementla délicate opération d'amorçage qui comprendd'une part le remplissage homogène du tube plon-geur et, d'autre part, la chasse en fond de forage.A cet effet, il est indispensable de placer aupréalable en tête du tube plongeur un bouchon-piston.

Le rôle du bouchon est de freiner la descentedu premier béton et de favoriser la constitutiond'une colonne homogène et continue qui, pareffet de piston, chasse l'eau ou la boue dont elleest cependant isolée.

Cette chasse sera facilitée, on l'a vu, par unaménagement d'extrémité du tube plongeur :crénelage ou petites ouvertures latérales (fig. 128)

• ® :V"-

2-mouvement ascendant du' tube

3-emprisonnement de poches de bouedans le béton

qu'il faut recommander en remplacement de lapratique habituelle consistant à soulever le tubepréalablement à l'amorçage (opération peu pré-cise entraînant un risque de délavage si lemouvement est trop important).

Il faut aussi éliminer certaines autres pratiques,malheureusement très répandues, telles que :— la technique de la pelle, qui bouche provisoi-rement l'orifice du tube en fond de trémie etque l'on relève (difficilement) lorsque la trémiea reçu la première charge de béton (fig. 132). Ceprocédé n'évite d'ailleurs nullement la ségréga-tion, le délavage et la pollution du premier béton ;

Fig. 132. — Technique d'amorçageà la pelle, à proscrire.

— le bouchon de papier ou de chiffon qui freinemal la descente du béton et qui reste générale-ment inclus dans celui-ci au fond du pieu ou surla paroi ;— la première gâchée de pâte pure ou de bétonsurdosé déversée en vrac dans le tube : il y adélavage et emprisonnement en fond de forage.

Une technique plus évoluée consiste à placerdans l'orifice supérieur du tube un bouchon depolystirène expansé fendu en quatre, d'un dia-mètre légèrement supérieur à celui du tube(fig. 133) et dont on peut éventuellement amorcerla descente par une légère poussée à travers lebéton de la trémie.

face inférieurefentes en croix

Fig. 133. - Amorçage à l'aide d'un bouchon de polystirène

Fig. 134. — Autre type de bouchon.

mélange pâte de ciment,fibres métalliques aupolypropylene

Fig. 135. — Bouchon moulé de type nouveau (à l'étude).

Ce bouchon joue bien son rôle de frein et depiston. En fin de course, il éclate en quatre mor-ceaux et ceux-ci devraient remonter en surfaceavec le béton. Malheureusement, il arrive que cesmorceaux de polystirène restent accrochés dansla cage d'armatures. Cette technique doit donc

être utilisée avec prudence (on peut ou nonadmettre un léger défaut dans le fût du pieu).

La meilleure technique consiste donc à pré-parer un bouchon de pâte pure de ciment d'uneconsistance très ferme. Ce bouchon, comme leprécédent (polystirène), doit avoir un diamètrelégèrement supérieur à celui du tube plongeur, etil est ensuite recommandé d'attendre le début deprise du ciment pour éviter une déformationimmédiate qui limiterait l'effet de frein (fig.134). Un tel bouchon reste au fond du pieu, cequi ne présente aucun inconvénient.

De nouveaux types de bouchons « élastiques »,composés de pâte pure de ciment et de fibresmétalliques ou de polypropylene ou de copeauxd'aciers (résidu de tour), cumulent les avantagesdu polystirène (élasticité, effet de frein) et de lapâte de ciment. On peut concevoir de les mouleren leur donnant une forme appropriée (fig. 135).

Par ailleurs, il existe une autre technique d'amor-çage recourant aux obturateurs d'extrémité.L'obturateur étanche qui équipe en effet l'extré-mité inférieure de certains tubes plongeurs per-met d'effectuer, à sec, la descente du premierbéton et d'éviter ainsi le délavage. Malheureuse-ment, il n'évite pas une certaine ségrégation dechute dans le cas d'un tube de grande longueur.L'obturateur devrait donc être réservé au béton-nage de pieux de faible longueur. En outre, cesystème nécessite impérativement un conduit dedécompression placé à l'intérieur ou à l'extérieurdu tube plongeur (fig. 136).

Fig. 136. — Dispositif de chasse d'air par tube plongeur munid'un obturateur de pied.

81

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Fig. 137. — Clapet articulé.

joint torique

Fig 138 — Obturateur-chapeau.

II y a deux types principaux d'obturateurs :

— Is clapet articulé (fig. 137) qui se composed'une plaque montée sur charnière et tenue ferméepar un crochet s'ouvrant sous le poids du bétonlorsqu'on soulève le tube. Un joint plastiqueplacé sur la plaque assure l'étanchéiîé. Outreles risques de détérioration du clapet, ce systèmeprésente l'inconvénient majeur de provoquer uneségrégation importante pendant les mouvementsverticaux de va-et-vient du tube plongeur ;— {'obturateur-chapeau (fig. 138) qui se composed'un bouchon creux coiffant l'extrémité du tubeplongeur. L'étanchéité est obtenue à l'aide d'unjoint torique plastique. Lors du soulèvement dutube, le bouchon se déboîte sous le poids du bétonet reste au fond du pieu.

Il faut enfin noter qu'avec des obturateursd'extrémité, il est nécessaire d'utiliser un tubesuffisamment lourd pour équilibrer la pousséehydrostatique de la boue ou de l'eau. A titred'exemple, pour un tube de 0 200 mm intérieur,il faut utiliser un tube d'acier de 8 mm d'épais-seur minimale.

b) Conduite du bétonnage au tube plongeur(fig. 139)

L'amorçage étant fait, le béton reflue par l'extré-mité inférieure du tube plongeur et remonte

Fig. 139. — Bétonnage d'un pieu au tube plongeur à partird'une bétonnière portée.

dans le forage. Il se met en place sous son proprepoids. Si on arrête l'alimentation en béton, ils'établit un équilibre entre la colonne de bétondans le tube et le béton dans le forage. Le niveaudu béton dans le tube se stabilise au-dessus decelui du béton dans le forage en raison des frot-tements internes. Tout nouvel apport de bétondans la trémie provoque une nouvelle remontéedans le forage.

Mais cette différence de niveau, en raison del'augmentation des frottements internes avecl'avancement du bétonnage, s'accentue et il arriveque le béton ne puisse pratiquement plus descen-dre. Il convient alors de remonter le tube plon-geur d'une certaine hauteur et de démonter unou plusieurs éléments en tête juste après latrémie. Cependant, il est impératif de conserveren permanence une certaine longueur de tubedans le béton, longueur qui peut varier de 2 mpour des pieux de petit diamètre (0 60 à 80 cm)à 4 m pour les plus gros (à noter que ces valeurs,vivement recommandées, sont supérieures à cellesqui figurent dans 3e commentaire de l'article 38.1.4du fascicule 68).

Le meilleur béton est celui qui, sans avoir uneteneur en eau excessive, se met en place avecune faible différence de niveau à l'équilibre. Cettecaractéristique permet en effet de bétonner lepieu en évitant de remonter fréquemment le tube.

Une pratique courante consiste, pour faciliter ladescente du béton, à imprimer au tube un mouve-ment de va-et-vient vertical plus ou moins violentet accentué. C'est à éviter. En eff'et, les expé-riences faites en station d'essais montrent quele béton dans le pieu a tendance à remonter lelong du tube plongeur et non sur la périphérie(§ 6,4.I . Ib) . Le mouvement alterné vertical favo-rise un appel de mortier et une fluidificalion plusgrande du béton le long du tube plongeur (effetde paroi), ce qui accentue son cheminement pré-férentiel le long de ce tube (voir fig. 131).

En outre, cette pratique à laquelle on a souventrecours de façon intempestive pour pallier ledéfaut de fluidité du béton, risque de provoquerle désamorçage de la colonne, surtout en débutde bétonnage, quand îa garde du tube plongeurdans le béton est encore faible.

Or, il faut insister sur la gravité de tout désa-morçage accidentel, entraînant une discontinuitédans le béton et pouvant enfermer dans le fût dupieu du béton de qualité médiocre (ségrégé oudélavé), de l'eau, de la boue, des sédiments oumême des éboulis.

82

Il convient en particulier de combattre l'idée pré-conçue qui attribue aux mouvements verticauxdu bas du tube plongeur, la faculté de favoriserl'enrobage des armatures en s'opposant à l'effetde grille. En fait, la qualité de l'enrobage dépendplus de la fluidité du béton que d'artifices de miseen œuvre.

Enfin, on doit veiller à une alimentation en bétonrégulière et continue, la trémie devant toujoursêtre à peu près pleine.

6.4.1.2. Bétonnage à la pompe (fig. 140)

La pompe à béton est utilisée de plus en plusfréquemmenl pour le bétonnage « en direct » despieux forés et non en relai entre camionsmalaxeurs el lube plongeur.

Fig. 140. — Bétonnage à la pompe.

Pour ce qui concerne les règles générales d'utili-sation des pompes à béton, il convient de con-sulter la note d'information technique LCPC/SETRA [72].

a) DESCRIPTION

C'est la conduite de refoulement qui, introduiteverticalement dans le forage, sert alors directe-ment de tube plongeur.

Il y a deux avantages à l'emploi de cette tech-nique :— on peut utiliser du béton à teneur en eaumoins élevée que dans le bétonnage au tubeplongeur classique et par conséquenl de meilleurecompacité ;— on bénéficie, pour la mise en place du béton,non seulement du poids de la colonne de bétondans le tube, mais aussi de la pression fourniepar la pompe qui peut être très élevée (jusqu'à120 bars). Il s'ensuit que les diverses manœuvresdestinées à faire descendre le béton sont suppri-mées. Par contre, on peut être conduit en coursde bétonnage à remonter la conduite plongeantesi la cage d'armature tend à se soulever.

La pompe utilisée doit être une pompe à pistonpuissante, de forte capacité (conduit 0 100 à120 mm) et en très bon état (fig. 141). Les pompesfonctionnant par écrasement de tuyaux toriques

Fig 141 — Pompe a béton.

souples ne donnent généralement pas de bonsrésultats dans ce cas (pression insuffisante).

La conduite plongeante doit être rigide (tubemétallique), lisse à l'intérieur et à l'extérieur, etde forte épaisseur, de façon à présenter uneinertie suffisante pour s'opposer aux mouvementslatéraux intempestifs provoqués par les coups depiston. Elle doit être constituée d'éléments visséspar des filetages taillés dans la masse du tube.L'extrémité inférieure, comme le tube plongeurclassique, doit être munie d'ouvertures permettantla chasse de l'air, de l'eau ou de la boue.

La conduite plongeante doit être surmontée d'unélément spécial (fig. 142) composé d'un tube dereprise de bétonnage et d'amorçage, et d'unecrosse métallique.

Trémie eventual le

Obturateur

Conduite plongeante

Fig. 142. — Crosse métallique de la conduite plongeantepour bétonnage à la pompe.

83

Le tube de reprise de bétonnage et d'amorçageest fermé à son extrémité supérieure par uncouvercle vissé, susceptible d'être remplacé parune trémie, et il est raccordé à la conduite plon-geante par son extrémité inférieure. La trémiepermet l'utilisation de la conduite plongeante entube classique en cas de panne de la pompe.

La crosse favorise la saturation de la conduited'amenée en y maintenant en pression « le bou-din » de béton, afin d'éviter les inclusions d'airnuisibles au pompage. Elle est raccordée à laconduite horizontale de la pompe par une tuyau-terie souple.

b) UTILISATION

bl) Amorçage

C'est une des difficultés majeures de l'utilisationde la pompe, car il est impossible d'introduiredirectement un bouchon de mortier dans lapompe. Il convient donc d'utiliser la méthodesuivante (fig. 143) :1° Ouverture de l'obturateur du tube de repriseet introduction d'un bouchon d'amorçage (systèmepâte de ciment/fibres métalliques).2° Mise en route de la pompe, l'obturateur restantouvert pour permettre à l'air de s'échapper pen-dant le remplissage de la conduite.3° Fermeture de l'obturateur et pompage normallorsque le béton a rejoint le bouchon. La chassede l'eau ou de la boue s'effectue alors commedans la méthode du tube plongeur.

b2) Déroulement du bétonnage

L'alimentation de la pompe doit être continueet régulière. Le bétonnage peut ainsi être exécutéd'une seule traite sans remontée ni mouvementsalternés de la conduite plongeante et donc sansrisque de désamorçage.

6.4.1.3. Bétonnage à la benne à clapet

Cette troisième méthode n'est indiquée ici quepour mémoire car elle sert surtout au bétonnagedes caissons de grande section. Elle peut, à larigueur, être utilisée pour des puits de fondationsde grand diamètre.

La benne à béton est munie d'un clapet de vidangeétanche, dont l'ouverture est, selon les systèmes :— commandée automatiquement par contact avecle fond du pieu (ou le niveau du béton déjà enplace, fig. 144),— commandée manuellement depuis la surface.

L'ouverture des clapets présente généralement desdifficultés en cours de chantier et de nombreuxincidents sont à craindre. Des vérifications fré-quentes et soigneuses de l'état du matériel sontindispensables.

6.4.2. Influence de la présence d'eau ou de bouesde forage. Points délicats de mise en œuvre

6.4.2.1. Contact béton-sol en pointe et latéralement

On rappelle qu'un bon contact est impératif : enpointe', pour assurer un bon transfert des chargesau substratum, et latéralement, pour mobiliser lefrottement latéral.

A ce titre, il est non seulement nécessaire de véri-fier la propreté du fond de fouille après curage(cf. § 3.4.4) mais aussi d'éviter le délavage dupremier béton ou sa pollution par les boues deforage, dans le cas d'un amorçage défectueux.Ce premier béton, nous l'avons vu, tapisse engrande partie le fond et la partie inférieure dela paroi latérale du forage.

6.4.2.2. Inclusions

Des inclusions de boue ou d'éboulis dans le bétonpeuvent se produire :— en cas de désamorçage du tube plongeur encours de bétonnage (cf. § 6.4.1) ;— quand la remontée du béton s'effectue irrégu-lièrement. Ce phénomène est à craindre pourles pieux de grand diamètre (et les pieux bar-rettes) et lorsque le tube plongeur est animéde mouvements trop nombreux. Autour de cetube, le béton a alors tendance à se fluidifier età remonter plus vite qu'à la périphérie du pieuoù il demeure plus inerte (cf. § 6.4.1.). Il seconstitue ainsi un bourrelet central qui s'effondrebientôt en emprisonnant eau, boue ou sédiments(phénomène de vague, fig. 131) ;

Fig. 143. — Technique de l'amorçage à la pompe à béton.

84

position fermée appui sut le sol

Fig 144.Benne à clapetautomatique.

— par suite d'effondrements locaux de la paroien l'absence de tube de travail, de gaine ou dechemise.

vérifié par un béton nage en vraie grandeur,effectué avec des bétons teintés de diverses cou-leurs, en station d'essais.

6.4,2.3. Réparation des couches

On admet généralement que le bélon s'établitdans le forage par couches horizontales chrono-logiques, la première couche se retrouvant ensurface en fin de bétonnage. // s'agit là d'uneidée erronée.

Les expériences effectuées en station d'essaismontrent que la répartition des couches est, aucontraire, concentrique au tube plongeur, unecouche donnée chasse la précédente vers la péri-phérie. Le mouvement du béton est centrifuge. Lafigure 145 rend bien compte de ce phénomène

6.4.2.4. Purge par débordement

II est nécessaire d'évacuer, par débordement duforage, les sédiments, la boue, la laitance, l'eaude ressuage qui surmontent le premier bétonarrivant en surface, lui-même pollué ou partielle-ment délavé malgré les précautions prises àl'amorçage el qu'il convient d'éliminer également.II faut noter qu'en outre, on constate dans cer-tains cas (remontée du tube de travail par vibra-tion notamment), l'apparition d'eau en surface,sous forme de petites sources, après arrêt dubétonnage (fig. 146). Il n'y a là rien d'alarmant.Les cheminements d'eau sont très fins et neconstituent pas un danger pour le pieu.

Fig. 145. — Maiertajisalion de la répartition des couches enfond de pieu grâce 3 des bétons de teintes différentes

[expérience du Laboratoire régional de Bordeaux).

Fig 146. — Cheminement d'eau constate en station d'essai.

Quand le niveau d'arasé du béton est nettementinférieur à celui de la plate-forme de travail(fig. 147), cette purge par débordement peutparaître excessive. Si l'on s'en abstient, on doitcependant bétonner jusqu'à un niveau suffisantpour s'affranchir de toute pollution sous le niveau

85

plate-forme

maqma

fit •0 1

«'v

» ' •

virole

zone de bétonfrais purgé

hauteurrecepée

P-

/niveau de\ I recepage

niveau de(base de la semelle)

Fig. 147. — Purge par curage suivi d'un recépage.

d'arasé et purger ensuite par curage jusqu'à unecote supérieure ou égale à la cote de reprisesuivant qu'un recépage ultérieur est imposé ounon.

6.4.2.5. Surconsommation de béton

II est difficile de définir et de mesurer une sur-consommation de béton. Les données du calculsont les suivantes :

• le volume théorique V, du forage d'après lesdimensions des outils et non d'après lescotes des plans qui en diffèrent souvent,

• le volume V, du béton livré par la centralede fabrication,

• le volume Ve de béton excédentaire dans ledernier camion,

• le volume VP rejeté à la purge,

La surconsommation Vs s'établit alors ainsi :vs = v,-ve-vp-vt

On ne peut toutefois accorder à ce calcul qu'unevaleur indicative. La quantité ainsi évaluée n'esten effet pas représentative des surconsommationseffectives puisqu'elle intègre également un sur-volume AV, relatif aux seuls agrandissements duforage. Donc le volume réel Vr est plus grandque le volume théorique

V, (V, = V, + AV).

Quelle que soit la méthode utilisée, le diamètredu forage est toujours supérieur au diamètre del'outil.Les véritables surconsommations accidentelles,imputables aux fissures, aux karsts, ou au fluagedes sols mous ne pourraient donc être calculéesavec précision que si le survolume AV pouvait êtreestimé. Malheureusement, l'expérience montrequ'il varie de façon tout à fait aléatoire en fonc-tion des machines et des outils utilisés, des pro-fondeurs de forage, et de la consistance des sols.Par ailleurs, il serait du plus haut intérêt depouvoir localiser les niveaux des surconsomma-tions et par conséquent d'en déduire les causes.A cet effet, il faudrait pouvoir établir une courbede bétonnage significative [3] à partir desmesures en continu du volume du béton débitéet de la cote atteinte par le béton dans le pieu.

Pour des raisons technologiques, de telles mesuressont encore impossibles et l'on doit se contenterde relevés ponctuels très insuffisants à l'aide desondes rudimentaires (en règle générale, une me-sure de niveau par bétonnière). Des appareils plusprécis sont actuellement en cours d'expérimen-tation.

En outre, dans le cas de pieux exécutés avectubes de travail, il faudrait pouvoir effectuer lesmesures de niveaux non pas pendant le béton-nage, ce qui n'aurait aucun intérêt, mais lors duretrait du tubage, ce qui est pratiquement irréa-lisable.

Enfin, même établie dans des conditions idéales,la courbe de bétonnage ne permet pas toujoursde situer les surconsommations. En effet, dansles sols très mous ou en présence d'un réseaukarstique partiellement obstrué, le fluage ou ledébourrage n'intervient que pour une hauteur debéton suffisante, c'est-à-dire très au-dessus duniveau de l'anomalie dont la position ne peutalors plus être décelée. Dans ces cas toutefois,l'allure de la courbe de bétonnage renseigne surla nature de l'incident et, en fonction des donnéesgéotechniques, on peut alors déterminer les cou-ches qui sont susceptibles d'en être affectées(fig. 148).

6.4.3. Opérations postérieures à la mise en œuvre

Les deux opérations habituelles qui terminent laconstruction d'un pieu après bétonnage sont leretrait du tube de travail, le cas échéant, et lerecépage.

Il faut souligner qu'en cas d'incident grave encours de bétonnage, il peut être nécessaire deprocéder à l'extraction du béton frais déjà enplace.

6.4.3.1. Retrait du tube de travail

Lorsque l'on a utilisé la technique de forage etde bétonnage à l'abri d'un tube de travail (quisert de coffrage au cours de ces opérations), ilfaut retirer ce tube en cours ou dès la fin dubétonnage et dans tous les cas avant la prise dubéton. Une tentative d'extraction tardive peut

86

m

5 i

10,

15-

20 -

Profm

Fluage d'une couche molle de grande épaisseur

35 V

10-

15-

20-

25.

Profm

Bétonnage en zone karstique

(a) Remplissage du karst au fur et à mesurede la remontée du béton

(b) Débourrage du karst

Fig. 148. — Exemples de courbes de bétonnage.

Calcaire

- - •^ • . - Argile.."•'r V sableuse

Zonekarstique

Calcaire

i i i l l i i

entraîner la perte du tube, ou des désordresgraves :— ruptures du béton avec possibilité d'éboule-

ments et d'inclusions,— désorganisation de l'armature,— soulèvement du fût avec suppression du

contact de pointe et du frottement latéral,— et même arrachage du pieu.

En effet, en raison de la répartition complexedes couches de béton, il peut se créer des sur-faces de discontinuité dans la prise du béton :une couche « jeune » peut se trouver au contactd'une couche « ancienne » dont la prise est com-mencée. Ces surfaces constituent des zones préfé-rentielles de ruptures par traction ou cisaillementlors de l'arrachage du tube de travail.

Une couche de béton dont la prise est commencéepeut présenter une adhérence non négligeableavec le tube de travail d'une part et l'armatured'autre part. Le tube, lors de l'arrachage, peutainsi entraîner l'armature et, en plusieursendroits, « déchiqueter » le pieu.

On conçoit donc l'intérêt :— d'un bétonnage rapide, continu, régulier et bienréglé,— d'une maîtrise totale du retard de prise dubéton pour que cette prise ne se fasse pas troptôt et de façon hétérogène.

6.4.3.2. Recépage

On bétonne généralement les pieux jusqu'à unecote supérieure à la cote de reprise. Il faut alorsrecéper le pieu (fig. 149).

Le recépage a pour but d'éliminer, sur une cer-taine hauteur, le béton de surface susceptible deprésenter des zones douteuses (polluées, délavées,ségrégées) quand une purge n'a pu être effectuéeni par débordement, ni par curage. Il s'imposeencore lorsque des risques d'éboulement en tête,après retrait de la virole (ou du tube de travail),interdisent l'extraction du béton frais jusqu'auniveau d'arasé qui doit en effet être protégé detoute contamination avant prise.

87

- -a-- - :j fl '"* - .'-• • - -.' .

Fig. 149. — Recépage d'un pieu.

Fig. 150. Hauteur de recépage raisonnable grâce à uncurage préalable du béton frais.

En fait, purge et recépage peuvent être complé-mentaires (fig. 150), la hauteur à recéper dépen-dant d'une part de l'importance du curage éven-tuel et, d'aulre part, des conditions de chantier(site terrestre ou aquatique, niveaux relatifs plate-forme-semelle...). Cette association permet d'évi-ter les recépages excessifs (fig. 151).

Le recépage effectué au brise-béton ou à l'explosifest une opération qui doit être faite avec soin,afin que les armatures soient parfaitement déga-gées, nettoyées et préparées pour recevoir lebéton de superstructure.

Fig. 151. — Exemple de hauteur de recêpage excessive

La technique de recépage à l'explosif met enœuvre un dispositif complexe de nombreusesmicrocharges à explosions décalées de quelquesmicrosecondes, ce qui évite toute secousse nui-sible à l'environnement. Ce procédé n'est que peuutilisé pour le moment et concerne des puits degrand diamètre.

Dans les deux cas, il ne faut exécuter l'opérationni trop tard ni trop tôt. Trop tard, le bétonprésenterait une résistance élevée demandant uneforte dépense d'énergie. Trop toi, il y aurait risquede microfissuration du béton de tête de pieu,surtout par manque de résistance à !a traction.

6.5. ORGANISATION DU CONTROLEDU BETONNAGE

On ne peut établir un pian détaillé rigide decontrôle de bétonnage en raison de la grandediversité des chantiers du point de vue de leurimportance, de leur organisation et de leurs condi-tions d'exécution.

Il vaut mieux concevoir un projet de contrôleadapté à chaque chantier de même qu'à chaquechantier correspond un projet d'exécution.

Il est évidemment souhaitable, lors de la rédac-tion du CCTP, de confier l'établissement du plande contrôle à un laboratoire spécialisé pour éviterautant que possible d'y déroger par la suite.

On peut cependant examiner les grandes lignesd'un contrôle de bétonnage de pieux forés.

6.5.1. Contrôle du béton et de ses constituants

— A la centrale, où on doit :• procéder au prélèvement des composants du

béton (granulats, ciments adjuvants) quiseront soumis à des essais selon les prescrip-tions du CCTP;

• établir un système permettant de suivre lafabrication : relevé des pesées, dosages,indications des appareils enregistreurs(imprimante, wattmètre) et autres (humidi-mètre), fonctionnement général de la cen-trale ;

• effectuer éventuellement quelques contrôlessur béton frais (fluidité notamment) pourcomparaison avec les mêmes caractéristiquesà l'arrivée sur poste de bétonnage ;

• vérifier quelques temps de prise du béton.

— Sur le poste de bétonnage, où on doit :• vérifier la fluidité du béton (mesure au fluidi-

mètre ou, à défaut de ce matériel, au côned'Abrams qui n'est pas très adapté ici ; cf.§ 6.1.2.2). Il est intéressant d'étalonner lesmesures faites, en fonction de la teneur eneau du béton. Cela permet de contrôlercette teneur en eau et, bien qu'il doive s'agird'une pratique exceptionnelle, d'effectuercorrectement et rapidement un ajout d'eauen camion malaxeur si, à l'arrivée, le bétonest trop sec (1) ;

• fabriquer les éprouvettes de béton quiseront soumises aux essais mécaniques etaux mesures de compacité ;

• noter les temps de transport et d'attente dubéton avant mise en œuvre.

6.5.2. Contrôle de mise en œuvre

Le principe d'étude préalable d'un plan de con-trôle adapté au chantier s'applique particulière-ment à cette partie des opérations. Il s'agit eneffet de suivre une à une les opérations succes-sives et de vérifier qu'elles sont bien exécutées.

(1) T.out ajout d'eau en camion malaxeur doit êtresuivi d'un malaxage à vitesse rapide pendant au moinscinq minutes.

On peut considérer que ce contrôle s'applique :— A la préparation du matériel de bétonnage(tube plongeur, pompe à béton, etc.).— A l'amorçage du tube plongeur (tube tradi-tionnel ou pompe). Cette opération est particuliè-rement délicate et extrêmement importante puis-qu'elle commande la qualité du béton qui setrouve au contact du sol en pointe.— A la conduite du bétonnage proprement ditpendant lequel il faut principalement veiller :

• à la régularité de l'approvisionnement (rota-tion des camions, commandes de béton entemps utile, liaison radio, etc.) ;

• au strict respect des opérations et des consi-gnes qui sont décrites au § 6.3, et notammentà l'établissement de la courbe de béton-nage ;

• au bon comportement des armatures.— A certaines opérations qui suivent le béton-nage/ : purge par débordement, comportement dubéton en cours d'extraction du tube de travail,etc.

Pour chaque bétonnage, il faut enfin noter surun procès-verbal les opérations effectuées dansle cadre du contrôle, les observations faitesconcernant l'environnement et les conditions detravail, les particularités, incidents et anomaliesconstatés. Un imprimé type est proposé enannexe B.

Il comporte quatre feuilles de contrôles, dont lateneur préétablie constitue un aide-mémoire (oucheck-list) de ce qu'il faut contrôler et observerau cours d'un bétonnage de pieux. L'utilisationde ces quatre feuilles est très souple et dépend dechaque opération. Il n'est d'ailleurs pas néces-saire de les remplir toutes à chaque bétonnagede pieu.

FEUILLE N° 1 : contrôle des constituants du bé-ton : ciments, granulats, eau, adjuvants.

FEUILLE N° 2 : contrôle du béton frais et du trans-port, essais caractéristiques du béton frais, fabri-cation d'éprouvettes, rotation des camions.

FEUILLES NOS 3 ET 4 : contrôle de mise enœuvre : climatologie, forage, curage et armatures(rappel des caractéristiques qui influent sur lesopérations de bétonnage), mise en œuvre propre-ment dite (technique amorçage, alimentation enbéton, mise en place du béton, incidents graves,extraction éventuelle du tube de travail, sur-consommation, recépage).

Ce procès-verbal est principalement destiné aulaboratoire pour accumuler les données en vuede la rédaction du dossier de synthèse du chan-tier. Il peut cependant être communiqué au maîtred'œuvre, s'il le désire, pour compléter les infor-mations de la fiche d'exécution proposée enannexe A.

89

CHAPITRE 7

Contrôle des pieux finis

Les contrôles exécutés sur les pieux forés ont pourbut de s'assurer de la qualité du béton du fût etde celle du contact en pointe entre le béton etle sol. Ils ne concernent pas l'essai statique dechargement de pieu (cf. [1], § 3.5.5, fascicule 3)qui est un essai de dimensionnement.

Pour exécuter ces contrôles, on dispose mainte-nant de moyens qui permettent de déceler laplupart des imperfections du fût ou de la pointedu pieu [22] [27].

7.1. LES MOYENS DE CONTROLE

7.1.1. Les méthodes d'auscultation

Les méthodes les plus utilisées font l'objetd'avant-projets de modes opératoires du LCPC :— Auscultation dynamique des fondations parméthode d'écho (octobre 1974).— Auscultation des pieux et parois moulées parméthode sonique en transparence (septembre1974).— Auscultation des pieux et parois moulées parméthode gammamétrique en transparence (àparaître).

Quelques autres méthodes existent parmi les-quelles on peut citer la méthode de l'impédancemécanique utilisée par le Centre d'expérimenta-tion du bâtiment et des travaux publics (CEBTP)[47] [52].

'.1.1.1. L'auscultation par écho d'impulsions méca-niques

Ce procédé de contrôle n'est présenté ici quepour mémoire, car son utilisation tend à dispa-raître au profit des méthodes par transparence.Toutefois, elle peut rendre service dans certainscas particuliers : pieux courts sans cage d'arma-tures ou de faible diamètre (0 ^ 6 0 cm), pieuxbattus préfabriqués en béton armé [14].

a) PRINCIPE

Cette méthode (fig. 152), établie selon les lois quirégissent la propagation et la réflexion des ondesdans les milieux hétérogènes, consiste à :— émettre une vibration en tête de pieu,— la capter après réflexion,— mesurer le temps de parcours entre l'instantde l'émission et celui de la réception, afin de

7,

calculer la distance parcourue par l'onde connais-sant sa vitesse de propagation.

En négligeant l'influence de la distance entrel'émetteur et le récepteur, la hauteur h du pieu,ou de la première anomalie, est donnée par :

1 ,,_

avec :V vitesse de propagation de l'onde,T temps de parcours de l'onde

La vitesse V est mesurée soit sur échantillonsprovenant de carottages de contrôles, soitsur éprouvettes cylindriques confectionnées àl'avance.

Le temps de propagation T est déterminé à partirdu signal obtenu sur l'écran étalonné d'un oscil-loscope, en traçant le diagramme des amplitudesdes oscillations et/ou des variations des demi-périodes en fonction du temps (fig. 153).

Les mesures sont effectuées en différents pointsde la tête du pieu, conformément au projet demode opératoire du LCPC, le dépouillement auto-matique permettant d'augmenter considérable-ment la rapidité d'exploitation des mesures.

Les pieux sont auscultés au moins sept joursaprès bétonnage, et après recépage.

b) INTÉRÊTS ET LIMITES

La méthode par écho d'impulsions mécaniquesprésente deux avantages :— les mesures sont rapidement exécutées puis-qu'on peut ausculter jusqu'à 20 pieux par jourselon les conditions du chantier ;— elle ne nécessite pas la mise en place préalablede tubes de réservation.

Elle présente cependant de nombreux inconvé-nients :— Au-delà d'une profondeur approximative de15 m, l'onde réfléchie est trop amortie pour qu'unécho apparaisse sur l'oscillogramme. Aucun défautne peut donc être détecté au-delà de cette limiteavec les appareils actuels.— On ne peut se prononcer sur la qualité desdeux premiers mètres en tête du pieu.— La localisation des anomalies est peu précisetant en plan, dans la section du pieu, qu'en profon-deur où l'erreur relative varie entre 6 et 30 %selon le niveau de la zone de réflexion.

90

Émpttpur

M - . - L U

U ci CafKM\\\b\>\i

Structure

rtPiir , ,_ • •

Oscilloscope

Fig. 152.

Alimentation

Fig. 152. — Principe de l'auscultation par écho.

Onde incidente Onde réfléchie Diagramme total lu surl'oscilloscope

Séparation desphénomènes

Fig. 153. — Auscultation par écho :exploitation des résultats.

2 1/2 période

Exploitation

Amplitude Fréquence

— Cet essai ne permet de contrôler la qualitédu contact en pointe que lorsque le substratumest un rocher sain dont l'impédance mécaniqueest au moins égale à celle du béton. Dans le cascontraire (marne par exemple), on ne peut seprononcer.— Une excroissance de béton est interprétéecomme un défaut important au même titre qu'unétranglement de la section du fût.

— Enfin, le premier défaut en profondeur masqueles autres s'il est important, ou tout au moinsles fait apparaître comme des défauts mineurs.

7.1.1.2. L'auscultation sonique en transparence

Elle permet de suivre les variations de la qualitédu béton sur toute la hauteur du pieu, et de

localiser les défauts éventuels. Cette méthode estdonc qualitative.

a) PRINCIPEL'auscultation sonique en transparence (fig. 154et 155) consiste à :

— émettre une vibration ultrasonore dans untube de réservation plein d'eau ;

— la capter au même niveau, dans un autre tubeégalement rempli d'eau, après passage dans lebéton du fût ;— mesurer le temps de parcours et l'amplitudedes premières oscillations captées.

L'opération est répétée à une fréquence élevéeet à des niveaux suffisamment rapprochés pour

91

Commande du treuil

0

1

2l

4

J_Électronique

de mesure

Enregistreur Oscilloscope

Fig. 154. —Auscultation sonique en transparence, chaîne de mesure.

Émetteur Récepteur

-

Fig. 155. — Vues de l'appareillage pour auscultation sonique en transparence.

Pieu 0 = 1,00 mPieu 0= 1,20m

Flg. 156. — Seules, leszones hachurées son!

auscultées en auscultationsonique en transparence

que l'enregistrement des mesures puisse êtreconsidéré comme continu sur toute la hauteurdu fût.

Néanmoins, en plan, la mesure n'intéresse quela partie centrale du fût, comprise entre les tubesde réservation (fig. 156). C'est pourquoi, il n'estpas exclu qu'un défaut situé sur le bord du pieu,(mauvais enrobage des armatures par exemple)passe inaperçu.

Les résultats des mesures (fig. 157) sont donnéssous forme de graphique comportant deux courbesen fonction de la profondeur :— îa courbe de temps de propagation des ondes,— la courbe de variation des amplitudes des

ondes captées.

Chaque anomalie décelée est caractérisée par unediminution brutale de l'amplitude et une augmen-tation du temps de parcours.

92

Profondeur(m)

Temps (/as) Amplitude (v)

- 10 t, + 10 + 20

Fig. 157. Auscultation sonique en transparence,exploitation des résultats.

b) CONDITIONS D'INTERVENTIONII est nécessaire de prévoir des tubes de réser-vation métalliques dont le nombre varie selonles dimensions du pieu (cf. § 7.3).

Ces tubes doivent être soigneusement nettoyésavant l'intervention pour chasser les sédimentsou la boue qui aurait pu s'y déposer. Uneméthode efficace est proposée à la FT n° 12 pourle lavage des tubes.

L'âge minimum du béton pour que l'essai soitréalisé dans de bonnes conditions est de deuxjours.

En aucun cas, le recépage du pieu ne doit êtreexécuté avant les mesures. En effet, le recépagerisque de déformer les tubes, interdisant lepassage des sondes. Il peut également provoquerle décollement des tubes au contact du béton,rendant la mesure impossible au moins sur lespremiers mètres.

c) CADENCELa cadence d'intervention est de cinq à douzepieux par jour selon :— le nombre de tubes de réservation par pieu(cf. § 7.2.6) ;— les conditions d'accès et l'espacement despieux ou groupes de pieux. Pour les pieux diffi-ciles d'accès et/ou très espacés les uns des autres,les temps morts dus au déplacement du matériel(treuil, groupe électrogène, fourgon, etc.) limitentconsidérablement la cadence d'intervention.

d) AVANTAGES ET INCONVÉNIENTSAvantages :

— Bonne localisation des anomalies tant en pro-fondeur que dans la section du fût (si le nombrede tubes répartis à la périphérie du pieu estsuffisant).

— Interprétation sommaire immédiate.— Enregistrement continu sur toute la hauteurdu fût du pieu.

Limites et inconvénients :— Cette méthode ne permet pas non plus decontrôler la qualité du contact en pointe, l'auscul-tation s'arrêtant environ à 10 cm du fond dansle meilleur des cas. L'enregistrement des mesurespeut toutefois être poursuivi après perforationau wagon-drill, mais cette opération augmente lecoût de l'auscultation dans des proportionsimportantes (cf. § 7.4.1).— Il faut prévoir la mise en place préalable detubes d'auscultation dont l'incidence sur le coûtdu pieu n'est pas négligeable (cf. § 7.4.1.).— La distance maximale entre tubes de réserva-tion est de l'ordre de 1,50 m avec les appareilsactuels.

7.1.13. Auscultation gammamétrique en transpa-rence

Elle permet de localiser les défauts du fût, éven-tuellement de la pointe, et d'en évaluer l'impor-tance. Elle indique de plus le degré d'homogénéitédu béton.

a) PRINCIPE

Cette méthode est basée sur le phénomèned'absorption d'un faisceau de rayonnement gammapar le matériau qu'il traverse (fig. 158).

Si N représente le nombre de photons gammadétectés après traversée d'une épaisseur x dematériau de densité y. on a :

N = N0 C-KT*où :— N0 représente le nombre de photons émis parunité de temps (N0 est donc fonction de l'activitéde la source radioactive) ;— K est un coefficient qui dépend de l'énergie derayonnement utilisée et de la nature du matériauausculté.

Moyennant un étalonnage préalable, ce procédé(fig. 158) permet la mesure de la densité dubéton, le long du fût, grâce à l'enregistrement dunombre de photons captés par unité de temps(%. 159).

b) CONDITIONS D'INTERVENTION

Elles sont identiques à celles de l'auscultationsonique par transparence (cf. § 7.1.1.2c et§ 7.2).

c) CADENCES

La cadence d'intervention est limitée de quatre àhuit pieux par jour, compte tenu de la vitessede remontée des sondes et des précautions néces-saires à l'emploi des radio-isotopes.

d) INTÉRÊTS ET INCONVÉNIENTS

Intérêts :— Bonne localisation des anomalies, tant en pro-fondeur que dans la section du pieu.— Préinterprétation instantanée des résultats surchantier.

93

3 -

Source

radio-active

Chaîne de comptage

Intégrateur

Enregistreur

Fig. 158. —Auscultation gammamétrique en transparence, chaîne de mesure.

Détecteur

— Enregistrement continu sur toute la hauteurdu fût.— Possibilité de détecter les imperfections ducontact en pointe si les tubes de réservationdescendent suffisamment près du fond du forage(< 5 cm). En effet, à chaque instant, la mesureintéresse un volume en forme d'ellipsoïde derévolution de grand axe égal à l'épaisseur dumatériau traversé et dont le petit axe est voisinde 15 cm (fig. 160).

Inconvénients :— La distance maximale entre tubes de réserva-tion est de 80 cm, ce qui correspond à des pieuxde diamètre 1 m pour une disposition à troistubes.— Cette méthode impose de prendre, sur lechantier, les précautions d'usage lors des mani-pulations de sources radioactives.— Elle demande également que le pieu soitéquipé de tubes de réservation en nombre suffi-sant (cf. 7.2.6).

7.1.2. Le carottage

Ce moyen de contrôle, onéreux dans le cas d'uncarottage continu sur l'ensemble du pieu, est prati-quement le seul qui permette de s'assurer de laqualité du contact sol-pieu en pointe.

Pour être carotté, le béton doit avoir un âgeminimum de quatre jours. De plus, compte tenu

Pieu 0= 1,00 m

200 300 400 500

Fig. 159. — Exemple d'enregistrement et de localisation d'undéfaut en auscultation gammamétrique en transparence.

de la taille des plus gros granulats du béton(gravillon 15/25), la carotte doit théoriquementmesurer au moins 75 mm de diamètre. On emploieen général un carottier double de 80 à 100 mmde diamètre.

7.1.2.1. Carottage de la pointe du pieu

La mise en place d'un tube métallique de dia-mètre 102/114 mm (cf. 7.2.1), arrêté à environ50 cm du fond du forage, permet de rendre cetteopération d'un coût relativement modique. Lors-qu'un défaut de pointe a été détecté, ce tubage per-

Pieu <p = 1,20 m

Tubes 50/60

Fig. 160. — Vue en plan deszones auscultées par

auscultation gammamétriqueen transparence.

94

Poids

sur

l'outil

400

600 kg

900 kg

700 kg

Vitesse

de

rotation

1BO ifmn

190 t/mn

190 l/mrr

200 l/mn

Temps en mn

pour 10 cm

d'avancement

S 10

Pro-

fondeur

10.00

1060

10 ai

n 22

Description

bouchon PVC

bélon

calcaire grisâtre

roquilliers

Log

• c

û'.'11 û •

• .0 - •- A .

C arottage

or 4 4 00O O O o —

Flg. 161. — Exemple de fiche de carottage de la pointe d'un pieu Flg. !62 — Carottage de pointe

met en outre le nettoyage de l'interface béton-solpar entraînement d'eau émulsionnée à l'air com-primé (cf. FT n" 12 et [29]).

Le carottage des cinquante derniers centimètresde béton doit être poursuivi sous la base du pieuau moins sur une longueur identique. Au fur età mesure de la pénétration, on relève la vitessed'avancement pour chaque passe (5 cm en géné-ral), et toutes les observations qui peuvent aiderle spécialiste dans son interprétation (fig. 161).

L'examen des carottes concerne l'hétérogénéitédu béton (ségrégation, porosité, discontinuités debétonnage) et la qualité du contact béton-sol enpointe, II faut évidemment distinguer les cassuresdues aux reprises de carottage, des discontinuitésde bétonnage. Il est recommandé de photographierl'ensemble du carottage (fig. 162).

On peut également mesurer la vitesse de propa-gation des ondes ultrasonores et la résistance àla compression simple sur les échantillons pré-levés.

Un tel dispositif présente cependant l'inconvé-nient d'empêcher l'auscultation par transparenced'une partie du fond du pieu puisque le tube deréservation prévu pour le carottage n'atteint pasla pointe.

Quand aucun tube de diamètre suffisant n'estprévu spécifiquement pour le carottage en pointe,la confirmation d'un éventuel défaut reconnu parauscultation sonique ne peut être recherchée quepar forage depuis ia tête du pieu. Pour mini-miser le coût d'un tel forage, il convient d'ailleursde le prévoir avec des moyens destructifs (tail-lant wagon-drill, tricône) jusqu'à un mètre envi-ron au-dessus de la zone incriminée et ensuiteseulement en carottage.

En règle générale, ce type de forage ne peut êtreentrepris que dans la partie centrale du pieu.Or, compte tenu de la forme probable de lapointe (fig. 163) imputable aux conditions demise en œuvre du béton, à la base des puits degros diamètre notamment, pour lesquels le pré-tendu effet de « chasse » est illusoire (voir § 6.4.1et 6.4.2), ce carottage central risque de ne pasconfirmer les défauts périphériques décelés parauscultation. Le carottage, qui est en principeconsidéré comme un témoignage irréfutable, nereflète donc pas en l'occurrence l'état réel dufond de pieu cl se révèle alors dangereusementoptimiste. Cet inconvénient est d'ailleurs d'autantplus fréquent qu'a priori les résultats desméthodes d'ausculiation sont plus volontierscontestés que les résultats visuels du carottage.

Il faut donc combattre cette tendance et accorderdésormais aux méthodes d'auscultation confir-mées la confiance qu'elles méritent en leur recon-naissant une représentativité souvent meilleureque celle des forages centraux.

béton délavé

iftfou pollué

béton sain

Fig. 163. — Carottage centralà la pointe d'un pieu :l'anomalie périphérique n'estpas décelèe.

Fig 161 — Carottagedu fui d'un pieuconfirmant la pré-sence d'un défautpréalablement décelépar auscultation soni-que en transparenceentre 5,45 et 5.95 mde profondeur.

7.1.2.2. Carottage du jût du pieu

Suivant le type et l'importance d'un défaut décelédans le fût du pieu par les méthodes décritesprécédemment, il est parfois nécessaire d'effec-tuer de tels carottages (fig. 164).

Ceux-ci permettent en effet de vérifier de visula nature du béton au niveau du défaut, et de le

réparer si besoin (cf . chapitre 8). Pour éviterde carotter le béton toujours sain de la colonnede bétormage, il est recommandé si possibled'excentrer le forage.

Par ailleurs, les techniques employées eî lescadences de travail sont identiques à celles ducarottage en pointe.

VISIONLatérale Axiale

Éclai rage

250 W 12W

\ I

Caméra

Fig. 165. — Différentes configurations de la caméra miniature de télévision

Fig 166. — Schéma de la chaîne de visualisationde la caméra miniature de télévision

Moniteurvidéo

Magnétoscope

7.1.3- La caméra miniature de télévision 7.1,3.3. Conditions d'intervention

Ce moyen d'observation, tributaire de la réalisa-tion préalable de forages, permet d'en visualiserles parois sur un écran de télévision.

7.1.3.1. Le matériel

II comprend :— une caméra élanche, cylindrique, de 48 mmde diamètre hors tout, sur laquelle s'adaptentdifférentes « têtes » permettant une vision axialeou latérale (fig. 165) ;— un câbîe porteur de 100 m qui relie la caméraà la centrale de commande ;— une centrale de commande ;— un récepteur de télévision en circuit fermé(moniteur vidéo) ;— un magnétoscope de hautes performances.

La figure 166 indique le schéma de principe del'ensemble qui, pour les interventions en place,est monté dans un fourgon spécialement aménagé.

7.1.3.2. Les utilisations

Ce procédé est particulièrement bien adapté à lavisualisation de la qualité du contact béton-sol enpointe et de la paroi du forage de contrôle.

Dans le cas où un défaut a été décelé par auscul-tation dans le fût, l'observation par caméra detélévision après carottage permet d'en apprécierl'importance dans la limite des possibilitésd'éclairage.

Les figures 167 et 168 montrent suffisamment parelles-mêmes la qualité des observations effectuées.

Par prudence, i) n'est pas conseillé de descendrela caméra dans des forages de diamètre inférieurà 65 mm.

Comme il faut nettoyer soigneusement le trou decarolîage avant l'inlcrvention, il est indispensablede disposer sur le chantier d'une prise d'eaupropre. Ce nettoyage peut être réalisé assez faci-lement à l'aide d'un érnulseur (cf. FT n" 12).

F,n outre, pour améliorer la vision, il est parfoisnécessaire soit d'injecter de l'eau claire sousfaible pression en avant de la caméra, soit deprovoquer la floculation des particules en suspen-sion à l'aide de produits appropriés.

7.1.3.4. Cadences

Elles sont difficilement prévisibles car elles dépen-dent essentiellement des difficultés rencontrées :accès, craintes d'éboulement, clarté de l'eau, etc.Néanmoins, si les conditions sont bonnes, on peutprévoir (non compris le temps de carottage) :- pour l'observation du contact béton-sol : trois

à quatre pieux par jour;— pour l'observation du pieu sur toute sa hauteur(fût + contact) : deux pieux par jour;— pour l'observation d'un défaut à une hauteurdonnée : deux pieux par jour.

7.2. RECOMMANDATIONS CONCERNANT LESTUBES DE RESERVATION

On a vu que les contrôles a posteriori les plusperformants impliquaient que les pieux soient

Fig. 167. — Vision axiale . fond de pieu défectueux. Ondistingue un fer vertical de ia cage d'armatures (en haut) et unfer horizontal du panier (en bas) Le rond noir central corres-

pond au support de la lampe d'éclairage.

168. — Vision latérale fpnd de pieu défectueux et feivertical de la cage d'armatures sortant du béton.

97

équipés de tubes de réservation verticaux devantpermettre :

— l'examen du fût par les méthodes soniques ougammamétriques en transparence ;— le carottage du contact béton-sol ;— l'examen éventuel de la pointe par caméraminiature de télévision ;— après perforation, le lavage de la pointe envue d'injection.

Ces tubes doivent satisfaire certaines exigencesqui conditionnent la réussite des mesuresd'auscultation, l'interprétation des enregistre-ments et l'exécution des carottages en pointe.

7.2.1. Nature et diamètre des tubes

— Tubes pour auscultation du fût : ce sont destubes métalliques dont le diamètre intérieur doitêtre au moins égal à 50 mm. Les tubes type« chauffage » de dénomination usuelle 50/60 mmou 2", livrés par longueur de 6 m et filetés au pasdu gaz à leurs extrémités, conviennent parfaite-ment.

— Tubes pour auscultation du fût et carottage enpointe : ce sont des tubes métalliques dont lediamètre intérieur doit être au moins égal à100 mm ( 0 102/114 mm ou 4" par exemple, égale-ment filetés au pas du gaz).

COUPE AA

Si nécessaire, les tubes doivent être nettoyésavant leur pose, avec un produit dégraissant,pour éviter qu'un film d'huile ne crée des pro-blèmes d'adhérence tube-béton. En effet, dans lecas d'auscultation du fût par la méthode sonique,la mauvaise liaison entre le tube métallique etle béton entraîne une atténuation très importantedes ondes sonores provoquant sur l'enregistre-ment une variation de temps de propagation etd'amplitude. Cette variation peut être interprétéeà tort comme significative de la présence d'undéfaut dans le fût du pieu.

7.2.2. Raccordement des tubes

Les tubes doivent obligatoirement être raccordésentre eux par des manchons vissés.

En aucun cas, il ne faut envisager des raccorde-ments par soudures qui n'assurent pas nécessai-rement une bonne continuité linéaire de la réser-vation et qui provoquent souvent à l'intérieur destubes des bavures risquant d'empêcher le librepassage des sondes d'auscultation.

7.2.3. Bouchons

Des bouchons doivent fermer hermétiquementles tubes de réservation à leur extrémité infé-rieure pour éviter toute remontée de sédiments,de laitance ou même de béton.

Pour conserver la hauteur maximale d'ausculta-tion et pour permettre une perforation aisée autaillant (wagon-drill) ou au carottier, les obtura-

teurs improvisés tels que bondes enbois emmanchées en force, rondellesmétalliques soudées, bouchons de mor-tier, chiffons, etc., sont formellementproscrits.

bouchon en PVC fileté

Fig. 169. — Répartition et arrê'. des tubes d'auscultation et decarottage dans un pieu de diamètre inférieur ou égal à 1 m.

Ne sont donc recommandés que les bouchonscoiffants PVC vissés du type Armosig par exemple,commercialisés sous les références :— BBG 2" ou BG 60 pour les tubes 50/60 mm ;— BBG 4" ou BG 114 pour les tubes 102/114 mm.

Pour éviter les problèmes d'approvisionnementtardif, la fourniture de tels bouchons doit êtreprévue au CCTP au même titre que les tubes eux-mêmes.

L'extrémité supérieure des tubes doit être égale-ment fermée pour éviter que des débris ou mêmedu béton n'obstruent les réservations.

7.2.4. Fixation au ferraillage

Les systèmes de fixation des tubes au ferraillagedoivent être solides pour résister à la « poussée »du béton sur les tubes lors du bétonnage et suffi-samment proches les uns des autres (environ3 m) pour limiter les déformations des tubestant au cours de la descente de la cage d'arma-tures que pendant le bétonnage.

Un dispositif de fixation efficace est mentionnéau chapitre 5, § 5.3.7.

7.2.5. Longueur des réservations

Les tubes de réservation doivent satisfaire lesconditions suivantes (fig. 169) :— les tubes pour auscultation du fût doiventatteindre la base de la cage d'armature ;— les tubes pour carottage de la pointe doivents'arrêter à 0,50 m de la base de la cage.

Au-dessus de la tête du pieu, non recépé, les tubesde réservation doivent dépasser d'au moins0,50 m afin de faciliter la mise à niveau dessondes d'auscultation et d'éviter les chutes decailloux, de boue ou de béton dans les tubes.

7.2.6. Disposition des tubes de réservation

La disposition des tubes et leur nombre varieselon le diamètre des pieux. Les schémas de lafigure 170 représentent les dispositions qu'il estsouhaitable d'adopter en fonction de ce diamètrepour pouvoir appliquer la méthodologie decontrôle décrite au paragraphe 7.3.3. Les limitesfixées sont données à titre indicatif et peuventêtre modulées selon la précision souhaitée pourle dimensionnement des anomalies décelées (laprécision croît avec le nombre de réservations).

En ce qui concerne les barrettes, la dispositiondes tubes et leur nombre doivent être déterminésselon le plan et les dimensions des barrettes, enaccord avec le laboratoire chargé des contrôleset en respectant les principes suivants :— la distance séparant deux tubes ne doit pasexcéder 1,50 m dans le cas d'une auscultation parla méthode sonique, et 0,80 m dans celui d'uneauscultation par la méthode gammamétrique,pour respecter les limites actuelles des possi-bilités des appareillages ;— les mesures d'auscultation entre les tubes prisdeux à deux doivent intéresser le maximum duvolume de la barrette.

a) Pieu 0 ^ 1,00 m3 réservations.

b) Pieu 1,00 m < 04 réservations.

1,30 m

c) Pieu 1,30 m < 05 réservations.

1,50 m

d) Pieu 0 ^ 1,50 mconfiguration à étudieravec le laboratoire spécial!:

Fig. 170. — Disposition des réservations en fonction du dia-mètre des pieux en vue d'une auscultation sonique ou gamma-

métrique.

0,60 0,60 0,60

2,00

Fig. 171. — Exemple de répartition des tubes de réservationdans une barrette de 200 X 80 cm.

Le schéma de la figure 171 représente la disposi-tion généralement adoptée pour une barrette de2 m de long et 0,80 m de large.

7.3. ORGANISATION DU CONTROLE

Dans ce paragraphe, nous ne traitons que ducontrôle qui doit être défini lors de la prépara-tion du dossier de consultation et non pas ducontrôle ponctuel qui peut être demandé par le

99

maître d'œuvre sur un pieu dont l'exécution risqued'être défectueuse à la suite d'un incidentreconnu, comme par exemple une interruptionde bétonnage.

7.3.1. Position du problème

Le maître d'œuvre se trouve souvent en face d'unchoix difficile à faire : d'une part, il souhaites'assurer de la qualité des fondations de sonouvrage pour se garantir de tout risque de mau-vais comportement ultérieur et, d'autre part, ildésire limiter le coût total des contrôles, ou dumoins le proportionner au coût des fondations.Les indications fournies au paragraphe suivantmontrent en effet qu'un contrôle poussé etcomplet peut coûter relativement cher. Or, querisque-t-on si l'exécution des pieux a été défec-tueuse ?D'une façon générale, les malfaçons pouvantaffecter un pieu exécuté en place se traduisentsoit par un mauvais contact en pointe avec lesol de fondation, soit par des hétérogénéités dansle fût.a) Si le contact en pointe est défectueux, et sile pieu travaille essentiellement en pointe (peude frottement latéral résistant), le risque estévident : lors de sa mise en charge, le pieu peuttasser et d'une quantité relativement importantesi un véritable vide sépare sa base du sol. Il peuten résulter des tassements différentiels pour lafondation ou entre les fondations et des taux detravail de certains pieux nettement supérieurs àceux pour lesquels ils ont été dimensionnés. A lalimite, si plusieurs pieux de la fondation sontdéfectueux, il peut s'ensuivre un tassementd'ensemble de la fondation considérée que letablier acceptera plus ou moins bien.

b) Les malfaçons du -fût peuvent avoir des consé-quences analogues. Par exemple si, à un niveaudonné, la section d'un pieu est nettement inférieureà sa section théorique, les contraintes normalesdans le béton sont majorées par rapport auxcontraintes de calcul et, dans les cas extrêmes,peuvent dépasser la résistance du béton à l'écra-sement. Les armatures longitudinales, insuffisam-ment enrobées, peuvent flamber dans cette section,d'où un tassement au niveau de la tête du pieu.De plus, de telles sections affaiblies résistent malà la flexion ; elles se comportent plutôt commedes articulations, de sorte que si la fondation estsoumise à des efforts horizontaux importants(culée par exemple), on peut s'attendre à desdéplacements plus grands que prévus.

On voit donc que les malfaçons dans les pieuxd'une fondation peuvent avoir des conséquencesplus ou moins graves pour le comportement del'ouvrage selon la nature et l'importance des zonesaffectées. Nous n'avons même pas abordé l'aspectdurabilité qui est également très important. Lesdésordres à craindre peuvent ne pas être instan-tanés mais survenir plusieurs années après laconstruction de l'ouvrage, à une époque où toutereprise en sous-œuvre est quasiment impossible.

La définition du contrôle doit s'appuyer sur uneanalyse des conditions techniques d'interventionet des risques. Cette analyse peut être faite enfonction de certains critères que nous dévelop-pons ci-après.

7.3.2. Critères de définition du contrôle

7.3.2.1. Les critères techniques

Les critères techniques sont liés aux limitationstechnologiques des méthodes de contrôle en rela-tion avec la géométrie des pieux. Ainsi, la méthodepar écho d'impulsions mécaniques est incapablede détecter une malfaçon au-delà de 15 m deprofondeur. Ces limitations sont explicitées, pourchaque méthode, au paragraphe 7.1 du présentchapitre et nous n'y revenons pas.

En premier lieu, le maître d'œuvre doit s'assurerdes possibilités d'intervention du laboratoire decontrôle qu'il a choisi. S'il s'agit de Laboratoiresrégionaux des Ponts et Chaussées, on constate(voir § 7.4.2) que la majorité d'entre eux pratiquel'auscultation sonique en transparence, que quel-ques-uns sont en mesure d'assurer l'auscultationgammamétrique et que l'un d'eux dispose d'unecaméra miniature de télévision.

On notera toutefois, qu'en règle générale, lorsqu'unlaboratoire des Ponts et Chaussées n'est pas enmesure d'effectuer les contrôles par l'une oul'autre des méthodes d'auscultation, il peut, enconservant la maîtrise de l'ensemble des opéra-tions, demander à l'un de ses homologues dispo-nible et doté du matériel requis de réaliser toutou partie des mesures.En ce qui concerne le contact sol-pieu, seul uncarottage en pointe permet d'effectuer ce contrôledans des conditions satisfaisantes. La méthodegammamétrique ne peut donner qu'une indica-tion dans le meilleur des cas. En cas de litigeentre le maître d'œuvre et l'entreprise, l'emploide la caméra de télévision peut alors être utile.

7.3.2.2. Les critères liés à la conception del'ouvrage

Les exigences sur la qualité des fondations peu-vent être variables suivant la nature de l'ouvrageporté. Pour simplifier, et sans que la délimitationsoit très précise, nous distinguerons deux caté-gories d'ouvrages :— les ouvrages d'art non courants très rigides,— les autres ouvrages d'art.

Cette terminologie est celle de la circulairen° 75-146 du 24 septembre 1975 du Ministère del'Equipement. Un exemple d'ouvrage non couranttrès rigide sera un pont, dont le tablier estcontinu et de hauteur constante, destiné àreprendre des efforts importants comme ceuxprovenant de voies ferrées.Pour les ouvrages de la première catégorie, ilsemble raisonnable de n'accepter aucun risquesur les fondations, quel que soit le nombre desappuis. Pour un ouvrage exceptionnel (pont àhaubans, suspendu, à béquilles, etc.), le nombredes appuis est en général limité et chaque appui,lorsqu'il est fondé sur pieux, l'est sur pieux degros diamètre ou sur barrettes. Un contrôle systé-matique de tous les pieux n'aura qu'une incidencefinancière négligeable sur le coût global de l'ou-vrage et il serait ridicule de vouloir faire deséconomies sur ce contrôle. De même, si l'ouvrageest très rigide, aucun tassement différentieln'étant généralement admis, il est égalementnécessaire de prévoir une auscultation exhaustivedes fondations.

100

Pour les ouvrages de la seconde catégorie, unrisque raisonnable semble pouvoir être accepté.Toutefois, la tendance actuelle étant d'exécuterdes pieux de fort diamètre, et en nombre limité,la décision dépendra essentiellement de la concep-tion des fondations.

7.3.2.3. Critères liés à la conception et au moded'exécution des fondations

Ce sont certainement ces critères qui font le plusappel à l'appréciation du maître d'œuvre.

Sur le plan de la conception, on comprend aisé-ment que les risques résultant d'une malfaçondans un pieu sont plus importants si la fonda-tion ne comporte que quelques gros pieux, quesi elle est constituée par un grand nombre depieux de petit diamètre.

De même, on sait que les problèmes d'exécutionne sont pas les mêmes si les pieux sont bétonnésà sec, sous l'eau, sous boue, à l'abri d'un tubede travail, à l'intérieur ou non d'une gaine oud'une chemise, etc.

Les conditions géotechniques sont très impor-tantes en ce qui concerne la qualité de l'exécu-tion. Par exemple, si des pieux ou des barrettessont exécutés à travers un sol qui est le siègede circulations d'eau, il y a un risque certain dedélavage du béton.

La décision est donc délicate et nous nous borne-rons, dans le paragraphe suivant, à donner desindications générales qui pourront être moduléesou adaptées dans chaque cas particulier.

7.3.3. Recommandations pour la définition ducontrôle des pieux finis

7.3.3.1. Cas des fondations des ouvrages de lapremière catégorie

Nous avons dit que, pour ces ouvrages, le contrôledevait porter systématiquement sur tous lespieux.

En outre, il ne s'agit que de pieux travaillantuniquement ou partiellement en pointe et prati-quement jamais de pieux flottants. Il convientdonc de se réserver la possibilité de vérifier aussibien la qualité du fût que celle du contact béton-sol en pointe.

Il en résulte qu'indépendamment de leur longueur,tous les pieux d'un ouvrage de la première caté-gorie doivent être équipés de tubes de réservation(dont un de diamètre 102/114 pour carottage dela pointe) ; le nombre de ces tubes étant fonc-tion du diamètre des pieux (cf. 7.2.6).

Dès lors, le principe des contrôles peut êtreenvisagé de façon progressive comme suit :

• Auscultation sonique par transparence systé-matique.

• Auscultation gammamétrique sur les pieuxdouteux, soit pour préciser l'importance etla nature des défauts révélés imparfaitementpar la méthode sonique, soit pour confirmerd'éventuelles anomalies pressenties par desconstatations en cours d'exécution (qualitédu béton, incident de bétonnage, etc.), maisnon décelées par le seul contrôle sonique.

• Carottages systématiques de la pointe à l'abrides tubes 102/114 mm.

• Carottages partiels à partir d'avant-trousdestructifs pour confirmer d'éventuels dé-fauts importants localisés dans le fût parméthode sonique ou gammamétrique.

• Visualisation des défauts reconnus parcaméra de télévision à partir des foragescarottés.

• Auscultation sonique ou gammamétrique despieux réparés pour vérifier l'efficacité dutraitement (cf. 8.4.3).

7.3.3.2. Cas des fondations des ouvrages de ladeuxième catégorie

Pour ces ouvrages, le tableau IV indique uneméthodologie de contrôle qui peut être prisecomme base de départ minimale, et qui peutêtre modulée en fonction du procédé d'exécutiondes pieux.

Le volume de contrôle étant défini, le maîtred'œuvre peut aisément déterminer les quantitéséventuelles de réservations à prévoir. Il luirestera ensuite à les répartir en faisant porter lecontrôle plus particulièrement sur les premierspieux exécutés (pieu d'essai notamment), ceuxqui sont les plus sollicités (pieux inclinés d'uneculée par exemple) et ceux qui risquent d'êtreexécutés dans les conditions les plus délicates(piles en site aquatique par exemple).

7.3.4. Règlement des opérations de contrôle

Les textes administratifs généraux sont relative-ment muets en ce qui concerne le règlement desessais et contrôles des pieux. Seul, l'article 36 dufascicule n° 1 du CPC indique que, si le CCTPprescrit des essais ou des contrôles en plus deceux définis dans les fascicules particuliers duCPC, il précise leur consistance et leur mode derémunération. D'autre part, en cas de vice deconstruction, l'article 26 du CCAG, § 1, prévoit ladémolition des ouvrages ou parties d'ouvragesprésumés vicieux, les dépenses résultant de cetteopération étant à la charge de l'entrepreneurlorsque les vices de construction sont constatéset reconnus.

Cet article ne peut s'appliquer au cas des fonda-tions sur pieux -forés car on ne démolit pas unpieu mal exécuté : on le répare ou on le remplacepar un ou plusieurs pieux supplémentaires.

Dans le silence des textes réglementaires, nousnous proposons d'analyser ce qu'il sembleraitlogique de prévoir. Nous étudierons deux cas :celui du contrôle défini au marché et celui ducontrôle supplémentaire éventuel demandé parle maître d'œuvre sur un pieu qui a connu unincident lors de son exécution.

7.3.4.1. Cas du contrôle prévu au marché

Les fournitures et la pose de tubes de réserva-tion éventuels doivent apparaître sur le borde-reau des prix. Ils sont inclus dans la propositionchiffrée de l'entrepreneur.

Le contrôle proprement dit est effectué par unlaboratoire qui est rémunéré directement par lemaître d'œuvre.

101

TABLEAU IV

Tableau indicatif du pourcentage de pieux à équiper et à contrôler sur les chantiersd'ouvrages courants

en fonction :— du mode de reprise des efforts appliqués aux pieux— du nombre total de pieux (N)— du nombre de pieux par appui (n)

Mode de reprisedes efforts

Frottement latéralseulement

Frottement latéral+ pointe

Pointeseulement

N

< 50

> 50

«S 50

> 50

^ 50

> 50

n ^ 4

Réservations

Tubes50/60

100

100

100

100

100

100

Un tube102/114

(1)

0

0

^ 50

^ 30

100

50 à 100

Contrôles

Auscultationdu fût

100

100

100

50 à 100

100

50 à 100

Carottageen pointe

0

0

> 30

^ 20

50 à 100

> 30

n > 4

Réservations

Tubes50/60

100

50 à 100

100

50 à 100

100

50 à 100

Un tube102/114

(1)

0

0

^ 30

^ 20

50 à 100

2= 30

Contrôles

Auscultationdu fût

50 à 100

50 à 100

50 à 100

50 à 100

50 à 100

50 à 100

Carottageen pointe

0

0

^ 20

^ 10

^ 30

^ 20

(1) Voir le paragraphe 7.2.6 définissant le nombre et la disposition des réservations en fonction du diamètre des pieux.

Si les résultats du contrôle ne mettent en évidenceaucune malfaçon, il n'y a pas de problème. Parcontre, si les résultats de ce premier contrôlesont mauvais, plusieurs cas de figure peuventse présenter :

a) L'entrepreneur admet les résultats ducontrôle. Le maître d'œuvre lui demande alorsde faire des propositions pour remédier auxdéfauts localisés (ces propositions porteront soitsur une réparation soit sur l'exécution de pieuxsupplémentaires). Si le maître d'œuvre accepteles propositions, leur exécution est à la chargede l'entrepreneur, éventuellement sous contrôledu laboratoire, ces opérations de contrôle devantêtre supportées par le maître d'œuvre.

Si le maître d'œuvre refuse les propositions del'entrepreneur, il y a litige. Le maître d'œuvrepeut user de mesures coercitives pour obtenir letype de remède qu'il désire et la réparation esttoujours aux frais de l'entrepreneur.

b) L'entrepreneur réfute les résultats du premiercontrôle. Indépendamment de questions de mau-vaise foi, il se peut que l'interprétation d'essaisde contrôle ne soit pas évidente. Le doute ne peutêtre levé que par un second contrôle par desméthodes plus poussées (par exemple, carottageet, le cas échéant, télévisualisation). Ce secondcontrôle sera effectué par le laboratoire ayantréalisé le premier ou par un autre laboratoireagréé à la fois par le maître d'œuvre et l'entre-prise.

Si ce second contrôle ne met en évidence aucundéfaut, il semble normal que sa rémunération soitprise en charge par le maître d'œuvre. Par contre,si le résultat est effectivement mauvais, les fraisde ce contrôle supplémentaire doivent êtreimputés à l'entreprise et on est ramené au casprécédent.

7.2.4.2. Cas d'un contrôle supplémentaire nonprévu au marché

La démarche peut être la même que précédem-ment. Mais il faut se souvenir qu'un contrôlesupplémentaire non prévu au marché coûte tou-jours nettement plus cher. Quoi qu'il en soit, sile pieu contrôlé est bon, le maître d'œuvre doitprendre en charge les frais résultant de cecontrôle. Par contre, si le pieu est défectueux, laréponse n'est pas évidente. Certes, les frais deréparation seront à la charge de l'entrepreneur,mais les frais de contrôle peuvent donner lieu àdiscussion. Nous pensons que, si l'exécution dupieu a fait l'objet d'un incident relevant d'uncas de force majeure, les frais de contrôle doiventêtre pris en charge par le maître d'œuvre.

7.4. COUT ET RENSEIGNEMENTS PRATIQUES

7.4.1. Coût des contrôles des pieux finis

Les prix cités sont des prix TTC de l'année 1977.Ils ne comprennent ni la fourniture ni la posedes tubes d'auscultation dont le montant moyenpeut varier de 30 à 55 F/m suivant le diamètre.

Ces prix de revient sont donnés, à titre indicatif,avec une marge de variation assez importantequi intègre les facteurs suivants :— La distance séparant le laboratoire chargé descontrôles, des chantiers de pieux. En effet, pluscette distance est grande, plus les vacations enpersonnel et véhicules pour les temps de trajetsont importantes. Il est donc souhaitable, pourdes chantiers éloignés du laboratoire, de limiterle nombre d'interventions en groupant les pieuxà contrôler en nombre suffisant mais compatible

102

avec les cadences d'auscultation et de carottage(cf. 7.1.1). Toutefois, ces contrôles doivent êtreeffectués assez tôt sur les premiers pieux duchantier pour permettre le cas échéant de corrigerles conditions d'exécution des pieux suivants.

— Les conditions générales du chantier qui con-cernent :

• la distance séparant les pieux ou les groupesde pieux à contrôler. La mise en place,l'étalonnage et le repliement du matérielsont en effet les opérations les plus longueset les plus délicates ;

• l'accessibilité aux pieux pour les mêmes rai-sons ;

• la proximité d'un point d'eau.

— La préparation des pieux, à la charge del'entreprise qui consiste à :

• vérifier que les tubes d'auscultation ne sontpas obstrués et, le cas échéant, les nettoyer ;

• remplir les tubes d'eau dans le cas d'auscul-tation sonique en transparence.

Dans la mesure où ces opérations sont réaliséesavant l'arrivée de l'équipe d'auscultation, lescadences prévues peuvent être respectées.

Compte tenu de ces critères, le coût des contrôlesdes pieux finis peut s'évaluer sur les basessuivantes :a) Auscultation du fût (quelle que soit la méthode

utilisée)• Prix pour un pieu : 600 F ± 200 F.

Ce prix ne dépend pratiquement pas de lalongueur auscultée, mais varie en fonctiondu nombre de réservations par pieu.

b) Carottage en pointe• Prix pour un pieu : 2 000 F ± 500 F dans

des diamètres de carottes de 86 à 96 mm,sur 1 m a 1,50 m de profondeur.

c) Caméra miniature de télévisionSeul, le Laboratoire de Bordeaux étant équipé dece matériel, le coût des interventions varie selonle nombre de journées d'interventions (cf. possi-bilités de cadence en 7.1.3.4) et la distance du chan-tier au laboratoire de Bordeaux.

• Prix moyen pour une journée : 4 200 F,interprétation comprise.

• Supplément pour le transport de matérielentre Bordeaux et le lieu d'intervention :750 F par tranche de 100 km au-delà descent premiers.

d) Carottage du fût en diamètre 86 mm• Prix moyen au mètre : 750 F ± 150 F.

Il est à noter qu'on ne peut guère espérercarotter plus d'un pieu par jour.

e) Utilisation du wagon-drill (généralement parl'entreprise)

— Pour perforation de la pointe des pieux à lala base des tubes d'auscultation :• Prix moyen par jour : 2 000 F ± 300 F.

— Pour avant-trou dans le fût, jusqu'au niveaurequis de carottage ou d'injection :• Prix moyen au mètre : 300 F ± 100 F.

7.4.2. Adresses des Laboratoires des Ponts etChaussées (LPC)

Le tableau V résume les possibilités des diffé-rents Laboratoires des Ponts et Chaussées (Labo-ratoire central et Laboratoires régionaux) enmatière d'auscultation et de contrôle des pieuxfinis.

103

TABLEAU V

LABORATOIRES

AIX-EN-PROVENCE

ANGERS

AUTUN

BORDEAUX

BLOIS

CLERMONT-FERRAND

LILLE

EST-PARISIEN(Centre du Bourget)

ROUEN

OUEST-PARISIEN

LYON

NANCY

TOULOUSE

STRASBOURG

SAINT-QUENTIN

SAINT-BRIEUC

Laboratoire Centraldes Ponts et Chaussées

ADRESSE - TELEPHONE

Zone industrielle, rue EinsteinB.P. n° 3913290 LES MILLESTél. : (42) 27 98 10

Avenue de l'Amiral-ChauvinB.P. n° 6649130 LES PONTS-DE-CETél. : (41) 668643

Zone IndustrielleB.P. n° 14171406 AUTUN CEDEXTél. : (85) 520212

472, avenue du Maréchal-de-Lattre-de-TassignyB.P. n° 57, Bordeaux-Caudéran33019 BORDEAUX CEDEXTél. : (56) 47 14 24

Rue Laplace41000 BloisTél. : (54) 74 29 50

8-10, rue Bernard-PalissyZone Industrielle de BrézetB.P. n" 11 Saint- Jean63014 CLERMONT-FERRAND CEDEXTél. : (73) 91 22 70

1, route de SéquedinB.P. n" 9959320 HAUBOURD1NTél. : (20) 50 40 00 et 50 44 33

Rue de l'EgalitéB.P. n" 3493350 LE BOURGETTél. : (1) 8376100

Chemin de la PoudrièreB.P. n" 24776120 LE GRAND-QUEVILLYTél. : (35) 63 81 21

12, rue Teisserenc-de-BortB.P. n° 10878195 TRAPPES CEDEXTél. : (1) 0500927

109, avenue Salvador-AllendeB.P. n° 4869672 BRONTél. : (78) 26 88 25

50, rue Grande-HaieB.P. n° 854510 TOMBLAINETél. : (28) 29 52 09

1, avenue du Colonel-RocheComplexe Aérospatial31400 TOULOUSETél. : (61) 533535

Rue Jean-MentelinB.P. n° 9 Strasbourg-Kœnigshoffen67035 STRASBOURG CEDEXTél. : (88) 30 41 12

151, route de Paris02100 SAINT-QUENTINTél. : (23) 67 01 29

12, rue Sully22000 SAINT-BRIEUCTél. : (96) 33 40 32

58, boulevard Lefebvre75732 PARIS CEDEX 15Tél. : (1) 5323179

CONTROLES PRATIQUES

EchoSonique transparenceCarottagesWagon-Drill

Sonique transparenceGammamétrique transparenceCarottages

Sonique transparenceCarottagesWagon-Drill

EchoSonique transparenceGammamétrique transparenceCaméra télévisionCarottagesWagon-Drill

EchoSonique transparenceCarottages

Sonique transparenceCarottages

EchoSonique transparenceCarottages

EchoSonique transparenceCarottages

Sonique transparenceGammamétrique transparenceCarottagesWagon-Drill

Sonique transparence

Sonique transparenceCarottagesWagon-Drill

Sonique transparenceCarottagesWagon-Drill

EchoSonique transparenceCarottagesWagon-Drill

EchoSonique transparenceCarottages

Sonique transparenceCarottagesWagon-Drill

Carottages

Sonique transparence

104

CHAPITRE 8

Malfaçons et réparationsdes pieux forés

Les contrôles définis au chapitre précédent prou-vent que des malfaçons affectent fréquemment lespieux forés. C'est semble-t-il le surdimensionne-ment de la fondation qui, dans la plupart des cas,atténue les répercussions de cet état de chose. Iln'en reste pas moins vrai que les malfaçons d'unpieu font courir un risque sérieux à l'ouvrage ;d'autant plus grave qu'elles intéressent une fonda-tion lourdement chargée et constituée par un petitnombre de pieux.

8.1, LES CAUSES

Les malfaçons sont multiples et essentiellementdues :— à une méconnaissance partielle ou totale dela nature des sols et de l'hydrologie du site ;— au défaut ou à l'insuffisance de contrôle surle chantier de la part du maître d'œuvre ou del'entreprise ;— à l'existence d'un marché trop étriqué ou d'unplanning serré qui imposent des cadences d'exécu-tion incompatibles avec la réalisation d'un travailsoigné ;— à l'incompétence ou au manque de soinsqu'apporté l'entreprise à l'exécution de travauxplus complexes qu'il n'y paraît ;— enfin, au fait que la confection d'un pieu com-prend certaines opérations simples mais délicatesque le praticien, malgré sa meilleure volonté, nedomine pas toujours très bien.

Nous n'examinerons ici que les différentes causesde malfaçons liées aux phases principales deconfection du pieu : forage et bétonnage.

8.1.1. La phase de forage (cf. chapitre 3)

Les malfaçons qui peuvent lui être attribuées sontla conséquence de :— technique, matériel de forage ou type de pieuretenu, mal adaptés aux terrains traversés ;— perte accidentelle de boue (terrains karstiques,gypseux...) ou remontée subite de la nappe entraî-nant des éboulements : ces deux incidents favo-risent les « hors-profils » ;

— mauvaise tenue du forage due à l'utilisationd'une boue de composition mal adaptée ou malcontrôlée ;— déviations aléatoires ou systématiques duforage rencontrant des blocs isolés ou des cou-ches présentant un pendage. Ces déviations tribu-taires de l'efficacité et du contrôle du guidageconduisent au non-respect de la verticalité du pieuou de l'inclinaison prévue par le projet ;— nettoyage insuffisant du forage laissantsubsister en fond de trou une couche de sédi-ments plus ou moins épaisse qui engendre unmauvais contact en pointe et pollue le béton.

8.1.2. La phase de bétonnage (cf. chapitre 6)

On rattachera certaines malfaçons aux causessuivantes :— dispositif de bétonnage inadapté ou en mau-vais état ;— processus de bétonnage mal conduit : défautd'amorçage, rupture du bétonnage due à uneremontée trop rapide du tube plongeur ;— approvisionnement irrégulier pouvant mêmeentraîner dans certains cas un début de prisedu béton avant terme (entre le tube de travailet la gaine par exemple) ;— mise en œuvre d'un béton de composition nonspécifique, insuffisamment maniable ou facile-ment ségrégeable.

Il faut ajouter que d'autres causes plus ou moinsliées aux phases évoquées entraînent des malfa-çons ou une diminution de la capacité portantedu pieu. On peut citer :— les circulations d'eau importantes qui délaventlocalement le béton frais ;— le remaniement du sol provoquant une dimi-nution du frottement latéral ou de la portancede la pointe ;— un délai trop important entre le forage et lebétonnage favorisant les éboulements ou la sédi-mentation en fond de trou ; il s'agit là d'incidentsfréquents sur les chantiers où l'on exécute untrès grand nombre de pieux ;— l'utilisation du trépan à une trop faibledistance d'un pieu dont le béton n'a pas eu letemps de faire prise.

105

Fig. 172. — Carottage de contrôle effectué dans le fût d'un pieu. On remarque entre 5 et S m la présence de béton désagrégéet d'un béton délavé en fond de pieu (12 à 14 m).

8.2. NATURE ET GRAVITE DES MALFAÇONS

Les causes évoquées au paragraphe 8.1 peuventêtre à l'origine de malfaçons affectant la pointe,le fût ou la partie haute du pieu (fig. 172).

8.2.1. Les malfaçons de la pointe

Celles-ci sont probablement les plus fréquentes.Elles sont évidemment plus graves pour les pieuxtravaillant en pointe (cas notamment des pieuxgainés ou chemisés) et peuvent se traduire parune diminution sensible de la résistance intrin-sèque du pieu ou de sa capacité portante au pointd'engendrer des tassements importants. Elles inté-ressent en effet aussi bien la pointe même dupieu que le terrain sous-jacent.

—- Dans te premier cas (fig. 173 et 174), la pointeest constituée par un béton de mauvaise qualité(délavé, ou pollué par des inclusions de boue).En principe, une telle anomalie perturbe peu lesconditions de stabilité de la Fondation, puisqu'ilest rare que la résistance de ce béton délavé oupollué soit inférieure au taux de travail en pointecorrespondant à la charge de service. Le risqueencouru est d'ailleurs d'autant moins préoccu-pant que l'encastrement est assuré dans unterrain plus raide (rocher notamment), danslequel les granulats même incohérents restentfrettés. Cependant, compte tenu du caractère

subjectif qui s'attache à ces considérations, lespointes défectueuses doivent toujours être conso-lidées par injection. A fortiori, la réparation etle contrôle très sévère de son efficacité sontimpératifs quand l'anomalie risque de compro-mettre la stabilité de la fondation vis-à-vis desefforts horizontaux (pi^ux-colonnes faiblementencastrés dans le rocher, en site aquatique parexemple).

— Dans le second cas (fig. 175 et 176), il peuts'agir, soit d'un contact en pointe incorrect enraison d'un curage inefficace du fond de forage(interposition d'un mélange de boue et de sédi-ments entre béton et sol), soit d'un remaniementdu sol en place imputable à l'emploi de techniquesde forage mal adaptées à la nature des terrains(cf. § 3.4}. Il peut s'ensuivre alors des tasse-ments susceptibles de s'avérer inadmissibles pourles structures, voire une chute de la force por-tante suffisante pour invalider complètement lescalculs prévisionnels de stabilité. Pour ce typede malfaçon, .beaucoup plus grave que le précé-dent, le recours à l'injection constitue encore unpalliatif généralement satisfaisant.

8.2 2. Les malfaçons du fût

II s'agit en principe de discontinuités :— excroissances dues au fluage d'une couchemolle sous la poussée du béton frais, ou aux hors-profils de forage (éboulements, cavités, etc.) ;

106

Fig. 173. — Carottage d'un fond de pieumontrant une zone de béton délavé aucontact du terrain.

Terrain sous jacent Béton délavé Béton sain

Fig. 174. — Visualisation à ta caméra detélévision du même défaut. On remarquenettement le manque de cohésion des gra-nulats.

'0,30m.

10,80m

1,05 m

Tube de réservation0 1 02-114

Carottage086mm

Sédiments Ht boue

Calcaire

11,40m

Fig. 175. — Coupe schématique de la base d'un pieu. Laforme biseautée est due à l'interposition entre béton et sol

d'un mélange de boue et de sédiments

Flg 176 — Intérieur de la cavité en vision axiale à 10.80 m deprofondeur: béton sur les 2/3 de la circonférence vers l'Intérieur du

pieu, vide vers l'extérieur.

107

— rétrécissements de section provoqués par lespoussées horizontales du sol ;— inclusions de bouc plus ou moins importantes(éventuellement jusqu'à coupure complète dufût : fig. 177 et 178} consécutives au désamor-çage de la colonne de bétonnage, à l'emprison-nement local de sédiments, etc. ;— délavages imputables à des circulations hori-zontales ou à des interruptions de bétonnage ;— défauts d'alignement inhérents aux déviationsde forage (fig. 179).

Si, en principe, les excroissances et certainesinclusions limitées de boue ne compromettentpas la porîance, les rétrécissements, les défautsd'alignements, les poches importantes de boue eta fortiori les coupures totales (fig. 180) constituentdes vices d'autant plus graves que le nombre depieux est faible et l'appui lourdement chargé.

Flg. 177. — Cavitéslaissées après

nettoysqe des pochesde boue dans unebarrette. (Doc de

l'Institut de Recher-che des Ponts et

Chaussées deVarsovie )

Fig. 179. — Le défaut d'alignement de celte bar-rette ne compromet pas la stabilité de la fondation

Fiq. 178 — Interruption d'une section de barrette(Doc de l'Institut de Recherche des Ponts et Chaussées

de Varsovie )

-.. ..Fifj. 180. — Coupure totale de la section d'un fui de pieu.

f l peut s'agir aussi de défauts dus à l'emploi debétons insuffisamment maniabies. La mise enœuvre de bétons présentant des affaissements aucône trop faibles est en effet incompatible avecun enrobage correct des armatures. Une tellemalfaçon est d'ailleurs diff ici lement décelablepar auscultation sonique (ou par caroltage) puis-qu'elle intéresse la périphérie du pieu dont lecœur demeure normal. Il faut noter que cettedifficulté est d'autant plus grande que le diamètredu pieu est plus faible, c'est-à-dire que les tubesd'auscultation sont moins nombreux (sectionauscultée plus réduite).

La figure 181 illustre les conséquences de l'utili-sation d'un béton dont l'affaissement au cône ne

103

Fig 181. — Mauvais enrobage des arnialures dû ala mise en œuvre d'un béton Insuffisamment

maniable

dépassait pas I I cm pour un pieu de 80 cm dediamètre, jugé pourtant satisfaisant sur la foi del'auscultation sonique par transparence à l'aidedes trois tubes prévus. Seul était bétonné l'espaceintérieur à la cage d'armatures.

Les réparations du fût se révèlent généralementbeaucoup moins aisées que celles de la pointe,et d'un point de vue économique, tributaires desdimensions du pieu. Ainsi, s'il s'avère parfoisavantageux dans le cas de gros diamètre d'injecterou de recourir à des solutions particulières (cf.§ 8.5, exemples 5 et 6) ; il peut être préférable deremplacer un pieu de faible diamètre (^ 80 cm)par un ou plusieurs autres à proximité.

8.2.3. Les malfaçons de la partie haute du pieu

La carence ou l'insuffisance de purge par débor-dement en iïn de bétonnage constitue le défautd'exécution le plus fréquent, qui se manifestepar des inclusions de boue ou de sédiments (lïg.182). Sa réparation relativement aisée et bienconnue consiste à éliminer par recépage la partiedéfectueuse du fût qui est ensuite remplacée parun béton sain.

Un mauvais enrobage des armatures conduitégalement, comme le montre la figure 183, à unemalfaçon, dont !a présence peut compromettre lapérennité de la fondation. Comme précédemment,on procède à l'élimination par recépage de lapartie défectueuse du pieu, et à la reconstructionà l'aide d'un béton coulé à see. Si ce défaut estplus important, il peut s'avérer plus économique,là encore, de réaliser un nouveau pieu, et demodifier le plan de ferraillage de la semelle sinécessaire.

Par ailleurs, on rappelle que dans le cas de pieuxchemisés en tête, un vide annuEaire est inévitableenfre le fût eî la paroi du forage (cf. § 4.3.6). Si

rFig IB2. — Inclusion de boue en tête de pieu

Flq. 1S3 — Mauvais centrage d'une cage d'armatures en tète

103

des frottements négatifs ne sont pas à craindreet si on souhaite mobiliser la réaction latéraledu sol, cet espace annulaire doit être rempli pargravité ou mieux injecté. Evidemment, une telleopération ne constitue pas une réparation demalfaçon mais bien une disposition qui doit êtreprévue au niveau du projet.

8.3. OPPORTUNITE DE LA REPARATION

Indépendamment de la nature de la malfaçon, saréparation constitue toujours un cas particulier.

Une fois le défaut décelé par auscultation oucarottage (cf. chapitre 7), il faut estimer sonimportance puis évaluer les risques encourus parl'ouvrage.

En principe, il n'y a pas lieu de s'inquiéter desanomalies telles que les excroissances du fût etles défauts mineurs d'alignement (fig. 179) dansla mesure où ils ne compromettent ni la stabiliténi la pérennité de la fondation.

De même, on peut admettre des affaiblissementslocaux de la résistance du béton ou de la sectiondu fût, dès lors que leurs positions et leurampleur restent compatibles avec les effortsexercés aux niveaux concernés (cf. § 8.5, exem-ple 2). L'appréciation de la gravité de tels défautsprocède évidemment de l'utilisation progressivedes différentes méthodes d'auscultation jusqu'aurecours éventuel au carottage pour essai de com-pression et à la visualisation par caméra TV sibesoin.

En revanche, on a vu en 8.2.1 qu'il y avait lieude réparer impérativement toute malfaçon affec-tant la pointe (béton délavé, poche de boue oude sédiment, desserrage ou remaniement du ter-rain) ainsi que les défauts graves intéressant lefût (interruptions nettes de béton et étrangle-ments de section, poches de béton caverneux ouporeux dépourvu de liant, inclusions de boue deforage), notamment dans sa partie haute où lesefforts sont maximaux.

Il faut rappeler que pour les derniers cas évoqués,la réparation, voire la réfection complète, s'im-pose d'autant plus que le pieu est lourdementchargé ou très sollicité horizontalement.

En conclusion, suivant le degré de gravité, troispossibilités se présentent :— ne pas réparer parce que la malfaçon est jugéebénigne et ne compromet pas la portance de lafondation ;— réparer en conciliant alors l'efficacité, l'éco-nomie et la rapidité du traitement ;— remplacer le pieu défectueux lorsque la répa-ration n'est ni techniquement ni économiquementenvisageable ou n'offre pas suffisamment degarantie quant à la pérennité.

8.4. L'INJECTION COMME MODE DE REPARA-TION

Dans la pratique, l'injection offre la possibilitéde réparer de nombreuses malfaçons.

On sait notamment que le procédé permet :— de régénérer le béton défectueux dont la prin-cipale caractéristique est le manque de liant ;— de consolider par imprégnation, remplissageet serrage, un volume de sol décomprimé etremanié ;— d'obturer les fissures ou les vides du sol.

Dans tous les cas, il faut définir les paramètresde l'injection, c'est-à-dire : la nature et le dosagedu coulis utilisé, la pression et les quantités àinjecter.

8.4.1. Le coulis

On distingue généralement :— les coulis instables (ciment + eau avec apportéventuel de sable fin) à faible dosage en ciment(C/E compris entre 0,1 et 1) ;— les coulis stables binaires (ciment + eau) àfort dosage en ciment (C/E de l'ordre de 2) outernaires (ciment + eau + bentonite) avec, le caséchéant, addition de sable fin ;— les coulis chimiques (résines synthétiques, gelsà base de silicates, produits hydrocarbonés) peuutilisés en raison de leur prix.

En fonction du problème posé, on choisit lemieux adapté en notant que parfois on peut êtreconduit à en utiliser deux successivement.

Ainsi, s'il s'agit de combler des vides ou de régé-nérer un béton très délavé et par conséquenttrès perméable (perméabilité qui doit être vérifiéepar un essai d'eau préalable à partir de foragesou des tubes de réservation), on emploie un coulisstable binaire à fort dosage en ciment (100 kgde ciment pour 40 à 50 1 d'eau, c'est-à-dire C/Ede l'ordre de 2).

Au contraire, s'il s'agit de consolider en pointedes alluvions décomprimées et remaniées par leforage, on a recours plutôt à des coulis stablesternaires (ciment + eau + bentonite), plus fluideset susceptibles d'un meilleur rayon d'action queles coulis binaires.

Il convient, bien sûr, de s'assurer de la compati-bilité du ciment utilisé avec les conditionsd'agressivité du milieu (sol + eau de la nappe).Enfin, il est à noter que généralement, les additifstels que bentonite, sables fins ou adjuvantsn'entrent qu'en faible quantité dans les coulisutilisés qui par ailleurs doivent toujours êtrepréparés dans des malaxeurs à haute turbulence((o ^ 1 500 t/mn, fig. 184).

8.4.2. La pression d'injection et la quantité decoulis

Comme la nature du coulis, ces paramètres dépen-dent du type de réparation à effectuer. Il fautdonc distinguer, là encore, les injections de rem-plissage de vides ou de régénération de bétondélavé, des injections de consolidation du sol enpointe.

Dans le premier cas, la quantité de coulis doitnaturellement correspondre au volume des videsà combler et elle peut en principe être estiméeau préalable à partir des résultats de l'ausculta-tion. Si pour remplir des vides, des pressions

110

-

Fig 184. — Malaxeur à hauls turbulence.

d'injections volontairement limitées à 2 ou 3 barsen fin d'opération suffisent, il faut par contreatteindre des valeurs plus élevées (jusqu'à 20 ou30 bars le cas échéant) pour régénérer efficace-ment les zones de béton délavé.

Dans Je second cas (cf. § 8.5, exemple 4), ia pres-sion d'injection doit obéir à deux impératifscontradictoires :— être suffisamment élevée pour pénétrer et« serrer au maximum » ;— rester assez faible pour réduire au minimumles claquages, limiter les résurgences, ne pasprovoquer de mouvements de terrain à la surface,ou de soulèvements du pieu.

Les quantités de coulis à injecter peuvent varierde quelques litres à quelques mètres cubes. Lescoulis stables (ciment 4- eau + bentonite), sou-vent utilisés en l'occurrence, se comportent eneffet « comme de véritables fluides que l'on pour-rait pomper indéfiniment si, la prise du ciment

augmentant, la viscosité ne faisait croître abusive-ment la pression d'injection » [8]. Il convient doncdans ce cas de limiter a priori les quantités injec-tées et de déterminer la pression d'injection enfonction de la perméabilité du sol. Il est à noterque les résurgences à la périphérie de la fondationpeuvent être la preuve que la partie traitéen'absorbe plus de coulis. Il faut alors arrêterl'injection sur-le-champ et la reprendre si néces-saire après que le coulis ait fait prise.

En règle générale, on voit qu'il est difficile defixer des règles précises vis-à-vis de la pressiond'injection et des quantités de coulis. Il y a donclieu de les contrôler rigoureusement lors du trai-tement et, à cet effet, il faut impérativement doterle dispositif d'injection d'appareils permettantl'enrcgisirement de ces deux paramètres.

8.4.3. L'exécution de l'injection

Le processus employé dépend bien évidemmentdu problème posé, mais on peut néanmoins consi-dérer que presque tous les traitements compren-nent :

- la mise en place d'un minimum de deuxconduits permettant d'établir un circuit entrela zone à traiter et la surface (fig. 185) ;

— le lavage de la zone défectueuse ;— son injection ;

- le contrôle de l'efficacité du traitement.

Les conduits peuvent être scellés à l'intérieur deforages préalablement exécutés au sein mêmede la fondation ou directement dans le terrainle long des génératrices de celle-ci. On adopte lapremière disposition lorsqu'on veut injecter despoches, des interruptions de bétonnage ou !apointe. On recourt aux conduits latéraux pourinjecter également une pointe ou améliorer lefrottement sol/fût. Suivant le type de traitementa effectuer, les conduits peuvent être équipés demanchettes.

I t

tubes a manchettes

Injection du

sol en pointe

manchettes

-—-

>

&/W/& •*&?£&/£

tube d auscultation

forage

( b) injection d'une

cavité du fût

^

ï//W/£-y/&

tubes d auscultation

© injection de la

pointe du pieu

Fig. 185. —Trois lypes de dispositifs d'Injection.

1 1 1

L'exécution de forages peut être superflue si lepieu ou la barrette a été préalablement équipéde tubes métalliques d'auscultation atteignant lazone intéressée :— Pour un traitement de pointe, les bouchonsobstruants ces tubes sont défonces au wagon-drill.— Pour une réparation locale du fût, les tubeseux-mêmes sont détruits par oxycoupage sur toutela hauteur de la zone à traiter. On peut utiliserpour cela une lance spéciale à oxygène descendueau niveau de la partie à couper et munie d'undispositif électrique auto-allumeur (brevet Sole-tanche). La lance est constituée par un tubed'acier bourré de baguettes de métal fusible àl'intérieur duquel passe un jet d'oxygène souspression. La très haute température dégagée pen-dant la combustion transforme en une scorieliquide l'acier dispersé autour d'elle.

Le lavage des poches de béton défectueux et desvides, comme l'élimination des inclusions de boueet de sédiments en fond de pieu se fait à l'eauémulsionnée d'air comprimé (cf. FT n° 12). Maispour le nettoyage en pointe, cette technique nepeut être envisagée que pour les pieux ancrésdans un sol cohérent ou dans le rocher. Dans lecas d'un sol pulvérulent, l'énnilseur risqueraitd'affouiller dangereusement la zone d'encastrement.

A défaut d'cmulseur, l'opération de lavage peuls'effectuer en circuit ouvert sous faible pression(3 à 5 bars). Cependant, l'efficacité du nettoyageest alors difficilement contrôlable et il ne dépendpas des quanti tés d'eau injectée qu'il convientdonc de limiter.

L'injection du coulis est réalisée à l'aide d'unepompe, le plus souvent à double piston, appelée« presse » (fig. f86).

Elle est conduite de façon différente selon ledispositif retenu en fonction de la nature dudéfaut :— Dans ie cas de tubes à manchettes scellés parcoulis de gaine dans des forages périphériques,en vue de consolider le terrain (fig. 185 a), il estpossible d'opérer en plusieurs phases à l'aided'un injecteur à double obturateur placé au niveaude chaque manchette. A la fin de chaque phase,il faut nettoyer soigneusement les tubes à l'eau,

de manière à éliminer le coulis descendu gravi-taircmcnt lors du dégonflage des obturateurs.

— Quand il s'agit de traiter la fondation elle-même(fût ou pointe), on injecte par l'intermédiaire deforages exécutés à cet effet (fig. 185 b) ou destubes de réservation (fig. 185 c). L'un de cesconduits est relié directement à la pompe et lesautres qui servent d'évents sont, le cas échéant,munis de manomètres pour contrôler la pressiond'injection. Avant prise, il convient de procéderrapidement au nettoyage des différents conduitsen vue de leur réutilisation pour les contrôlesultérieurs, voire pour de nouvelles injections aprèsperforation du coulis. A cet égard, on utilise unelance de petit diamètre que l'on descend danschaque tube jusqu'à 2 rn environ de la zoneinjectée de façon à en éviter le délavage. Ce« lançage » évite la perforation ultérieure ducoulis durci sur toute la hauteur des tubes. Dansle but de limiter le volume résiduel de coulisdans les tubes ou les forages, on peut aussiutiliser des cannes de petits diamètres munieschacune d'un obturateur de pied (fig. 187). Unetelle disposition facilite également le nettoyagedes tubes, puisqu'il suffit alors, après déblocagedes obturateurs, de relever îes cannes pour pro-céder au lançage d'eau claire.

t

\

,

Béton sain

Tubes d'injection

Tubes d'auscultation

Obturateurs

Zone a traiter

Fig. 136, — Pompe a injection.

Fig. 187. — Injection de pointe avec utilisationd'obturateurs de pied.

Le contrôle indispensable de l'efficacité du traite-ment s'effectue par les méthodes classiquesd'auscultation (cf. chapitre 7), après perforationau wagon-drill des tubes de réservation qui, s'ilsont servi à l'injection, sont plus ou moinsobstrués selon qu'ils ont été ou non nettoyéspartiellement avant prise. Il est à noter qu'enl'occurrence, la méthode gamma met ri que, par saprécision et par le volume de matériau qu'elle

112

permet d'ausculter, est préférable à la méthodesonique. Enfin, ce contrôle peut être complété decarottages (à partir de préforages destructifspoursuivis jusqu'au toit des zones traitées) assortiséventuellement de visualisation par caméra detélévision.

8.5. EXEMPLES DE REPARATIONS

Les exemples concrets présentés ci-après illustrentles solutions qui ont été retenues pour remédierà certains types de malfaçons ayant affecté despieux ou des barrettes.

EXEMPLE N° 1

Lors du bétonnage d'une barrette de 28 m delong (section 2,20 X 1 m) fichée dans la craiedure fissurée, l'utilisation d'une colonne de béton-nage trop courte a provoqué le délavage du bétonde la base sur 1,50 m. Ce défaut a été détectépar des mesures soniques effectuées dans lesquatre tubes ( 0 50/60 mm) équipant la barrette.Deux tubes diamétralement opposés et détruitsà la lance à oxygène sur toute la hauteur de lazone délavée furent utilisés pour le nettoyage decette dernière. Effectué sous 4 à 5 bars de pres-sion, le lavage fut poursuivi jusqu'à obtentiond'une eau claire. On a ensuite injecté un coulisde ciment, d'abord très dilué (C/E = 1/3), puisbeaucoup plus riche en ciment (C/E = 2). L'injec-tion a été réalisée sous faible pression, 3 à 4 bars,pour éviter la surconsommation de coulis. Unnouveau contrôle par mesure sonique révélal'efficacité du traitement.

EXEMPLE N° 2

Sur une autre barrette du même chantier, l'auscul-tation sonique permit de déceler, vers 6 m deprofondeur, un défaut semblant se situer près del'un des tubes d'auscultation. Le carottage con-firma l'existence d'une poche de béton pollué parla bentonite. Malgré les avis partagés sur la gra-vité de ce défaut, il fut décidé de réparer. Onprocéda au lavage puis à l'injection du bétondéfectueux. Les faibles quantités de coulis finale-ment injectées (1 à 2 litres) confirmèrent l'insigni-fiance du défaut.

q (bars)

Cet exemple, qui n'est d'ailleurs pas unique,montre toute la difficulté qu'il peut y avoir à seprononcer dans certains cas sur la gravité d'undéfaut.

EXEMPLE N° 3

Sur des pieux de 1,50 m de diamètre ancrés dansun calcaire marneux dur et équipés de deux tubesde réservation, l'auscultation ne permit de détec-ter aucune malfaçon le long du fût. En revanche,des carottages révélèrent en pointe l'existence devides annulaires de 10 à 60 cm de hauteur. Aprèslavage à l'eau au travers des deux tubes, la répa-ration a consisté à injecter sous une pression de5 à 6 bars un coulis de ciment de C/E = 2. Lesvolumes injectés ont été variables, atteignant par-fois 800 litres par pieu. Il faut signaler que destassements de plusieurs millimètres devaient êtreconstatés en cours de construction et cela sousdeux appuis principaux dont les pieux n'avaientpas été injectés.

EXEMPLE N° 4

Cet exemple est extrait d'une importante étudebasée sur des essais de chargement de pieux forésde 90 cm de diamètre, ancrés de 11 m dans unlimon argileux compact, mais sensible au rema-niement. De tels essais décrits par ailleurs [28]ont montré que le forage des pieux, effectué aussibien à la tarière que par le procédé Benoto,conduit à un remaniement important tant enpointe (sur 60 cm) que latéralement. Vis-à-vis ducomportement en pointe, les charges limites obte-nues lors d'un premier essai étaient pratiquementidentiques (130 à 135 t) mais très éloignées descharges estimées à partir des essais en place (200à 250 t). Après un délai de repos de neuf mois,jugé nécessaire à la reconstitution du sol, on aprocédé à l'injection en pointe du pieu « tarière »quinze jours avant le deuxième essai de charge-ment, afin de pouvoir apprécier l'efficacité del'injection. Celle-ci a été limitée à un volume de1 m3 de coulis stable ternaire (400 kg de cimentCFA 325, 200 litres d'eau, 10 kg de bentonite)sous une pression de 10 bars environ. Le nouvelessai de chargement effectué sur les deux pieuxa indiqué une charge limite en pointe de 195 tpour le pieu tarière injecté et de 150 t pour lepieu non injecté. Si l'on excepte le gain de 15 t

consécutif au délai de repos, onconstate que l'augmentation dela force limite en pointe de 50 tdue à l'injection permit d'attein-dre approximativement les va-leurs escomptées.

Enfin, il faut souligner que l'in-jection, en limitant très sensible-ment les tassements, a permisd'augmenter de façon appréciableles charges de service du pieu« tarière » (fig. 188).

2,5Enfoncement en cm au

niveau de la pointe

Fig. 188. — Mobilisation du taux de chargeen pointe q (bars).Courbes charges-tassement montrantl'amélioration due à l'injection en pointe.

113

EXEMPLE N° 5

L'originalité de la solution retenue el des moyensutilisés dans cet exemple de réparation de mal-façon du fût montre que dans un tel domainechaque cas constitue un cas d'espèce.

Il s'agissait d'une fondation sur pieux gainés de1,50 m de diamètre, forés en site aquatique dansun complexe mar no-calcaire.

Des difficultés survenues en cours de bétonnageà la pompe provoquèrent la rupture du tube plon-geur. Il s'ensuivit un important délavage et unegrave ségrégation du béton mis en évidence parauscultation sonique, et confirmés par caroltages(fig. 189) et visualisation par caméra TV (fig. 190).

A Sa possibilité envisagée d'un recépage completjusqu'à 11 m de profondeur à l'intérieur de lagaine (de 15 mm d'épaisseur), il fut préféré uneréparation subaquatiquc locale. Des plongeurspratiquèrent une ouverture dans la gaine, permet-tant l'évacuation des matériaux aégrégés et délavésqui régnaient sur environ 4 m de hauteur. Cette

ouverture fut ensuite obstruée à l'aide d'uneplaque métallique et le bétonnage du vide ainsiconstitué dans le pieu fut assuré à partir de l'undes forages de con 1 rôle (un autre servant d'évent)à l'aide d'un mini-béton de formule et de caracté-ristiques suivantes :Granulats :

6/10 : 1 090 kg,2,5/6 : 205 kg,0/2,5 : 610 kg.

Ciment :CPAL : 400 kg,Eau : 210 I.

Adjuvant :TTB 5477 : 0,2 °-ii (retardateur de prise et dedurcissement).affaissement au cône : 16 cm,Rc 7 = 221 bars,Rc 28 = 373 bars.

Les auscultations subséquentes attestèrent l'effi-cacité de la réparation dont il convient toutefoisde souligner le caractère exceptionnel justifié parles conditions particulières du site.

Ftg. 189. — Carottage mettant enévidence le sable et le gravier

provenant de la ségrégation et dudélavage du béton sur 4 m de

hauteur

0 à 7 m béton sain 7 à 11 m granulats segrègés

Flg. 190. — Prise de vue TVà 9,50 m de profondeur . cavité dediamètre très supérieur à celui du

forage

114

EXEMPLE N° 6

Cet exemple relate un incident qui, survenu immé-diatement après bétonnage d'un pieu vibrofoncéde 1 m de diamètre, a été provoqué par unepanne du groupe électrogène alors qu'il ne restaità extraire que 4 à 5 m du tube de travail.

La réparation ayant duré plus de deux heures,pendant lesquelles s'opéra un début de prise dubéton, il s'ensuivit lors de la reprise de l'extrac-tion une désagrégation superficielle assez impor-tante sur les derniers mètres du fût.

Par contre, un sondage carotté réalisé dans lapartie centrale du pieu ayant révélé la qualitésatisfaisante du béton situé à l'intérieur de lacage d'armatures, il fut décidé de ne renforcerque la périphérie du fût.

A cet égard, les armatures furent désenrobées aumarteau-piqueur sur 0,70 m de hauteur -environet la tête du pieu fut ensuite coiffée d'une gainemétallique de 1,50 m de diamètre et de 6 m delongueur, descendue autour du fût par vibro-fonçage (fig. 191).

Après soudure à l'intérieur de la gaine de 22 Adxlongitudinaux 0 25, répartis uniformément etdestinés à améliorer la liaison pieu-semelle,l'espace annulaire entre pieu et gaine, préalable-ment nettoyé par langage, fut bétonné à sec.

EXEMPLE N° 7

Afin d'illustrer le type de disposition propre àpallier les conséquences d'une mauvaise exécu-tion sur le comportement de la partie haute d'unfût, on peut citer l'exemple de pieux inclinéschemisés (0 100) pour lesquels les méthodes deforage, mal adaptées au site, avaient provoquédes surdiamètres considérables en tête et modifiésensiblement les conditions d'implantation etd'inclinaison.

En l'occurrence, on remédia de façon classiqueà ces malfaçons en comblant l'espace annulaireentre sol et pieu par injection gravitaire d'uncoulis à base de ciment et de sable (50 kg deciment CPF, 15 kg de sable 0/1, 30 litres d'eau,0,75 kg de bentonite). Le volume moyen injectépar pieu fut d'environ 2,4 m3.

semelle

22 Adx 0 25

gaine métallique

0 150 ep 15 mm

béton sain

cage d'armatures

couronne Jl 120 x 120soudée sur la gaine

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béton de remplis-sage

béton désagrégé

Fig. 191. — Principe de la réparation en tête du pieu après incidenten fin d'extraction du tube de travail.

115

FICHES TECHNIQUES

Sommaire

FT n° 1. — Machines pour l'ensemble «trépan-curette» 119

FT n° 2. — Outils de forage pour l'ensemble « trépan-curette » 122

FT n° 3. — Tubes de travail 127

FT n° 4. — Forage par louvoiement du tube 130

FT n° 5. — Moutons de battage et trépideurs 133

FT n° 6. — Vibrofonceurs pour tubes 135

FT n° 7. — Foreuses « type tarière » 138

FT n° 8. — Outils de forage en rotation 150

FT n° 9. — Station de boue de forage 157

FT n° 10. — Outils de forage pour pieux barrettes 163

FT n° 11. — Machines de forage en circulation inverse 169

FT n° 12. — Les émulseurs 174

117

FICHE TECHNIQUE N°1

Machines pourl'ensemble "trépan-curette

1. LES TRIPODES EN BOIS OU METALLIQUES AVEC TREUIL DE BATTAGE

Fig. 1.1 — Exemple de tnpodes en boiset métallique avec treuil de battage.

L'atelier de forage comprend seulement :

1° Un tripode ou chèvre situé au-dessus du forage.

2" Un treui! de battage uti l isé aussi bien pour les outils que pour la mise en œuvre et l'extraction du tubede travail.

TABLEAU I

Exemple de caractéristiques des treuils de battage à un tambour

Modèle

TPA 100

TPA 251-B

TPA 350

Poidssans moteur

<kg>

460

1000

1600

Puissancenécessaire

(CV)

18/25

25/40

60/80

Poids maximalde l 'outi l

(kg)

1000

2500

3500

Capacitéd'enroulement

(m)

90

200

200

Diamètredu câble

(mm)

1216

18

Diamètremaximal

du pieu (*}(cm)

50

60

120

(*} Donne par Je consîructeur.

119

Fiche technique n° 1

ap^^^^...! ^%egi

Flg. 1.2. — Machine Migal MB 6 C. Flg 1 3 — Machine Migal MB 10 C

Fig 1 4 — Autre exemple d'ensemble treuil + chèvre

120

Fiche technique n° 1

2. MACHINES A MAT DE FORAGEMETALLIQUE INCLINABLE

Les machines qui existent sur le marché sont trèsvariées, certains entrepreneurs fabriquant eux-mêmes leur matériel. A titre d'exemple, nous pré-sentons ci-dessous la gamme des foreuses« Migal ».

Elles sont constituées de chèvres à deux mâtsrepliables, d'un châssis porte-treuil et moteur repo-sant soit sur des rouleaux, soit sur pneus, soitencore sur chenilles, ce qui permet en ce casune grande mobilité en mauvais terrain.

Les treuils équipant ces foreuses sont à doubleou triple tambour d'une force de 2,5 à 10 tonnesselon l'utilisation du mât. L'emploi de moufles

d'extraction de tubes pouvant aller jusqu'à 80 ton-nes de puissance permet la réalisation de pieuxforés dépassant 1,20 m de diamètre.

Le tableau II résume les principales caractéristi-ques des machines.

Il est à noter que la MB 10 C comporte plusieurséquipements rendant la machine très polyvalente.Ainsi, on peut adapter sur la machine standard :— un louvoyeur de tube de travail,— une table de rotation (4000 kgm) avec kellytélescopique de 3x7 m (0 maxi : 800),— une tête tournante avec ou sans injection debéton sous pression pour l'exécution de pieux entarière continue type « Tecvis » (éléments de 9 m,0 maxi : 800).

TABLEAU II

Désignation

MB 5 - M 7

MB 6

MB7C

MB10C

MB12C

Poidsde la machine

(t)

10

11

15

18

21

Hauteur dumât de forage

(m)

4,40

8,10

7,00

11,00

11,00

Désignationde l'ensemble

de treuils

2 TPA 251 B

2TPA251B

2 TPA 251 B

TPA 350 E

2 TPA 350 S

Effortd'extraction

maximal(t)

30

25

40

80

40

Gabaritmaximal

de passage(mm)

1100

1200

1400

800 à 1 400

1100

121

FICHE TECHNIQUE N° 2

Outils de foragepour rensemble "trépan-curette"

I. LES TREPANS A PERCUSSION

Ces outils, utilisés pour la traversée de blocs ouéboulis et pour l'ancrage dans ies rochers ou lesterrains particulièrement résistants comme lescalcaires, travaillenl en « chute libre ». Ils s'adap-tent sur tous ensembles de forage ou grues munisde treuils disposant d'une commande pour assurerla chute libre de l'outil. Leur forme est variée : àlame centrale, à bilame asymétrique, à trilame oucruciforme. Leur diamclre varie de 0,30 à 1 mètreet leur poids peut atteindre plusieurs tonnes paradjonction de - masses-tiges ».

Le tableau I représente quelques exemples decaractéristiques de trépans cruciformes.

&»**

iSr^

Fig, 2.1. - Example de trépan rnultilame.

Fig. 2.2. — Trépan bilame asymétrique. Soupape au 1e' plan. . 2.3. — Trépan

122

Fiche technique n° 2

TABLEAU I

Exemples de caractéristiques de trépans cruciformes

Diamètre

(mm)

300320350360390410460500550600620700800

1050

Diamètre intérieurdu tubage

(mm)

340360390400430450500550600660680SOO

10001250

Jeu(mm)

202020202020202525303050

100100

Epaisseurdes lames

(mm)

5050505080808080809090909090

Poids de l'outilsans masse-tige

(kg)

400 - 600500 - 600550 - 650

700700 - 750

750750 - 800800 - 900800 - 1 000900 - 1 100950 - 1 300

1 000 - 1 5001 8002000

2. LES SOUPAPES OU CURETTES

Les soupapes ou curettes permettent, après utili-sation du trépan, de remonter les déblais.

La partie inférieure ou sabot comprend un clapetqui s'ouvre lors de la descente et se refermeaprès introduction des déblais. L'exécution demanœuvres rapides grâce au treuil de battagepermet le remplissage du fût de la soupape(fig. 2.4).

Pour des diamètres de forage de 60 cm à 1 m etplus, il importe que le diamètre de la soupapesoit inférieur de 10 à 15 cm au diamètre intérieurdu tube de travail, de façon à faciliter au maxi-mum les manœuvres.

La Société Benolo fabrique, pour la traverséedes terrains sableux fortement aquifères, une sou-pape parliculière (soupape à sable) qui s'ouvreau moyen d'un sabot de vidage (fig. 2.5).

Il est bon de savoir que la force de levage néces-saire (choix du treuil) est de 2 à 2,5 fois le poidsà vide de la soupape.

24 — Soupape à clapel FIQ. 2.5. — Soupape à sable, position ouverte (dac. Benoto]

123

Fiche technique n° 2

TABLEAU IIPrincipales caractéristiques des 1 répans-bennes Benotu

Typede

benne

CP4

CP5

CP6

CP7

CP8

Forcede

levage(t)

1

2

5

5

7,5

Poidsmaximal

aveccoquille

(t)

0,360

1,450

2,850

3,500

5,700

Diamètrede la

coquille(mm)

360

440

520

570

750

850

950

1050

950

1 200

1400

1050

1250

1400

1 400

1650

1 750

Coquilles adaptables

Hémisphériques

normale

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

avecgriffes

X

X

X

X

X

X

X

àargile

X

X

X

X

X

X

X

X

X

demi-longue

X

X

super-renforcée

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Fig. 2.6. — Vue d'ensemble de quatre modèles de trépans-bennes BenotQ I Harnmergrabl ; de droite à gauche : CP 4.

CP 5, CP 8, CP 6.

3. LES TREPANS-BENNES

Le trépan-benne (Hammergrab) est une bennepouvant travailler en percussion, grâce à la pré-sence en pied de deux coquilles (position ouverte),tout en assurant la remontée des déblais (posi-tion fermée). Il s'adapte sur tous ensembles deForage (ou grues) munis d'un treuil permettantune commande de chute libre.

La Société Benoto a Fabriqué cinq modelés debase, CP4, CP 5, CP6, CP 7 et CP 8 {tableau II),sur lesquels on peut adapter différentes sortes decoquilles, selon la nature des terrains (cf. fichetechnique n° 4).

La Société Casagrande commercialise égalementonze modèles de trépans-bennes, dont les princi-pales caractéristiques figurent au tableau III.

124

Fiche technique n° 2

TABLEAU III

Principales caractéristiques des Irépans-bennes de la Société Casagrande.

Type

BELR 600

700

800

900

1000

BEL 1000

1250

1300

1500

1800

2000

Diamètrebenne ouverte

(mm)

520

580

730

790

850

850

1050

1150

1250

1550

1750

Hauteur

f m )

2,87

2,87

3,00

3,00

2,95

2,80

2,90

3,00

3,20

3,60

3,80

Poids

(kg)

1700

1750

1820

1 870

2050

2750

2800

2850

2900

4100

4600

ïi

'

0UJM

f \

HT

S

Fig. 2.7Benne [ype SC

4. LES « BENNES-PRENEUSES

Pour l'exécution de pieux forés cylindriques,toutes ces bennes sont du « type à câbles » eî leurmécanisme de fermeture des coquilles est consti-tué par deux séries de poulies de mouflage, placéesen partie haute et basse du corps de benne.

On trouve néanmoins des bennes hydrauliques,pouvant être utilisées sur les « pelles foreuses »du type Poclain par exemple (cf . fiche techniquen° 10).

Les tableaux IV, V et VI résument les principalescaractéristiques des bennes à câbles pouvant êtrerencontrées pour l'exécution dt» pieux forés àl'ensemble « trépan-benne ».

TABLEAU IV, — Bennes Benoto type SC

Code

SCOSCDSCESCESCB

Couronne

CP4CP 4 - CP 5

CP5CP5CP6

Diamètredu forage

(mm)

600 - 660800 - 880

1 000 - 1 0001 100 - 1 2001 400 - 1 540

Forcede levage

(kg)

10001250200023003000

Poids

(kg)

8001 050175018502550

Capacité

(litres)

204090

140300

Hauteur

Bennefermée

<rn)

1,7001,9002,4002,4502,920

Benneouverte

(m)

1,7501,9502,4752,5503,025

125

Fiche technique n° 2

TABLEAU V

Bennes hémisphériques « Gallia »

Poids(kg)

80010001250140015001750200025003000

Type

H 800H 1000H 1250H 1400H 1500H 1750H 2000H 2500H 3000

Poidsà vide(kg)

550700875970

10301150120015001950

Capacité

(litres)

150200250290300370400500600

Largeur

(m)

1,351,601,751,851,851,951,952,302,40

Haut,ouv.(m)

1,761,851,821,951,952,122,122,372,40

TABLEAU VI

Bennes preneuses« Masse nzii-Galinei »

Type

750870

1100

Diamètrede la benne

(cm)

7587

110

Poids

(kg)

210022002300

Fig. 2.8. — Benne à fonçage type lourdhémisphérique (doc Gallla).

Fig. 2.9 — Benne lourde. « Massen2a Galinet(doc. Galmet).

Nota. — II existe de nombreux autres types de bennes fabriqués par les entreprises spécialisées dansles fondations profondes.

126

Tubes de travail

1. TUBES DE TRAVAIL « BENOTO »

Deux types de tubes de travail sont fabriqués par la Société Benoto :

a) Tubes métalliques soudés

II faut distinguer les tubes de forage constituant la colonne et le tube « pied de colonne » sur lequelest soudée la trousse coupante.

Les tubes de forage sont livrés en longueur unitaire de 1,50 m, les tubes « pied de colonne » en longueurde 2 m. Le tableau I donne les principales caractéristiques des tubes.

TABLEAU

35°

Tube pied de colonne

Trousse coupante

TUBES DE FORAGE

A(mm)

6

6

6

8

10

10

12

0 intérieur(mm)

400

500

600

800

1 0001 2501 500

Longueurdéveloppée

(mm)

1 2741 5881 9022537

3 17139564747

Hauteur(mm)

1 5001 5001 5001 5001 5001 5001 500

Poidsau mètre

(kg)

60

75

90

159

248

309

445

Poidsunitaire

(kg)

90

112,5135

238

272

464

668

C(mm)

4

4

4

6

8

8

10

TUBES PIED DE COLONNE

B(mm)

8

8

10

10

12

12

14

<j> intérieur(mm)

400

500

600

800

1 0001 2501 500

Longueurdéveloppée

(mm)

1 2811 5951 9152543

3 1773962

4753

Hauteur(mm)

2000

2000

20002000

2000

20002000

Poidsau mètre

(kg)

80

100

150

198

298

371

520

Poidsunitaire

(kg)

160

200

300397

595

742

1 039

Fig. 3.1. — Tube métallique soudé.

127

Fiche technique n° 3

b) Tubes à verrouillage rapide (tableau II)

— ces tubes à double paroi sont parfaitement lisses intérieurement et extérieurement ;— ils sont livrés en longueurs unitaires de 6 m, 4 m, 2 m et 1 m ;— l'assemblage est assuré par des verrous d'un seul modèle quel que soit le diamètre des tubes ;— les tubes « pied de colonne » s'adaptent sur des trousses coupantes de divers types, choisies enfonction des terrains.

TABLEAU

Un seul type de verrouquel que soit

le diamètre des tubes

Fig. 3.2. — Système de verrouillage.

Carottière Ordinaire Type « DUR »

Pour terrainsmeubles et

argileux

Pour terrainsà forte

cohésion

Type Sécante

Pour pilessécantes

et terrainsrocheux

Fig. 3.3. — Trousses coupantes.

Diamètreintérieur

tube

400

460

540

590

800

890

1 000

1 100

1 190

1 300

1 500

1 600

1 750

1 880

Diamètreextérieur

tube

470

530

610

670

880

970

1 080

1 180

1 270

1 390

1 580

1 680

1 830

1 960

Nombrede

verrous

6

6

8

12

12

15

15

16

20

24

24

32

32

32

Diamètredes

verrous

40

40

40

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

DiamètreTrousseCoup.

480

540

620

680

890

980

1 090

1 190

1 280

1 390

1 590

1 690

1 840

1 970

Dimensions exprimées en mm

2. TUBES DE TRAVAIL « GALINET »

Deux modèles sont fabriqués par la SociétéGalinet :

Là encore, il convient pour la réalisation du pieu,et en particulier pour le passage de la caged'armatures, de prendre en considération le dia-mètre intérieur de l'accouplement.

a) Tubes à raccords filetés à pans carrés

Ces tubes en acier, sans soudure • ou en tôleroulée •, comportent à chaque extrémité un rac-cord fileté mâle ou femelle, rapporté par soudure.Le tableau III donne les principales caractéris-tiques de ces tubes.

b) Tubes à joints rapides

Ces tubes en tôle d'acier roulée comportent unsystème d'encastrement mâle et femelle, avecverrou extensible similaire aux tubes Benoto. Ilssont livrés dans les dimensions représentées dansle tableau IV.

TABLEAU IV

Diamètre

(mm)

800/ 820900/ 920

1 000/1 0241 250/1 2741 500/1 530

Epaisseur

(mm)

1010121215

Dia-mètreinté-rieur(mm)

740840940

11901440

Nom-brederai-

nures

1616202424

gueurtotale(m)

3,003,003,003,003,00

Poids

(kg/m)

280320400500700

128

Fiche technique n° 3

TABLEAU III accouplement

) 1

Diamètredu tube(mm)

• •207-219

•«261-273

•«309-323

•« 339 - 355

• •352-368

• •388-406

• •400-419

• 405-425

• 430-450

• 450-470

• 505 - 525

• 550 - 570

• 605 - 625

• 655 - 675

• 680 - 700

• 805 - 825

Epaisseur(mm)

6

6

7

8

8

9

9

10

10

10

10

10

10

10

10

10

Cotes courantesi* — »-i

3..ft.fl m *— T - v?1 1

ii

Diamètreextérieur

(mm)

228

281

332

365

375

409

428

428

459

478

589

577

636

686

712

837

Diamètreintérieur

(mm)

198

251

300

333

343

377

396

396

427

442

497

545

600

650

676

801

Longueur(mm)

250

250

250

260

250

250

250

250

250

250

250

250

300

300

300

300

Cotes de l'accouplement

Longueurtotale(m)

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50 - 4,00

2,50

2,50

2,50

2,50

2,60

2,60

2,60

2,60

Poids(kg/m)

35

45

60

75

83

95

110

115

118

125

138

152

176

185

192

230

•-0- 0- -6-

\ »--e—G -e--

Fig. 3.4. — Vue de l'accouplement des tubes à joints rapides.

129

FICHE TECHNIQUE N° 4

Forage par louvoiement du tube

Le procédé de forage Benoto est basé d'une parisur l'emploi d'un outil particulier (le trépan-benne ou « Hammergrab », cf. FT n° 2} travaillantà îa fois comme un trépan et comme une benne,et d'autre part sur la mise en œuvre du tube detravail selon un mouvement louvoyant.

Après la création des foreuses nu 5 et n° 6, laSociété Benoto a construit la machine EDF55,associant la foreuse et la tubeuse qui étaientjusqu'alors indépendantes (année 1955). Cettemachine, limitée à des forages tubes d'un dia-mètre maximal de 970 mm et utilisant notam-ment le trépan-benne CP 5, a été rapidementsuivie de la Super EDF, encore appelée EDF1180(0 maxi : 1 180 mm), puis de l'EDF 1580 asso-ciée aux trépans-bennes CP 6 et 7, enfin de l'EDF2000 (forage de 1960 mm avec trépans-bennesCP7 et 8).

1. LES MACHINES DE LA SERIE EDF

Elles sont composées, d'une part, de l'atelier deforage proprement dit (treuil, goulotte d'évacua-tion des déblais) et, d'autre part, du systèmehydraulique de fonçage, de louvoiement etd'extraction du (ube de travail.

Les principales caractéristiques, intéressant lemaître d'oeuvre, ainsi que les diamètres de foragede chaque type de machine, en relation avec l'outilcorrespondant, sont résumés dans le tableau I.

2. LES FONCEURS-EXTRACTEURS FONCEXTYPES N"5 4 ET 5

Ces machines, adaptées au fonçage et à l'extrac-tion des tubes de travail, sont couplées à un enginde forage autonome (grue par exemple). Ellesreprennenl les techniques déjà appliquées surles machines EDF, en assurant la mise en œuvredu tubage par mouvement louvoyant ( 0 470 à1 180 mm), (tableau II).

• AFlg 4.1 — Vue de détail du système de louvoiement Fig 42 — Vue de détail du système de vitiaqe des débl

130

Fiche technique n° 4

TABLEAU I

Principales caractéristiques des machines EDF

(inclinaisons possibles 6" et 12°)

Type

EDF 1180

EDF 1580

EDF 2000

Diamètreforage

(mm)

670 - 880980 - 1 OSO

1190

470 - 530610

1 180 - 1 2701 380 - 1 580

670 - 880890 - 1 OSO

1 180

1 580 - 1 6801 830 - 1 960

1 180 - 1 2701 380

Outil

CP5

CP4

CP7

CP5

CP8

CP7

Hauteur

(m)

13,50

16.45

21,24

Arrachage

(tonnes)

60

90

120

Poids

Chantier(tonnes)

32

50

105

Route(tonnes)

34

45

65

Flg. 4.3Fonceur-extracteur Foncex

(doc. Berioio)

TABLEAU II

Caractéristiques

Diamètre de forage(mm)

Effort d'arrachage(tonnes)

Dimensions hors tout(mètres) :ABC ..

Inclinaison

Foncex 4

480 - 540620 - 680

20

3,752,401,95

Foncex 5

680 - 890 - 9801 090 - 1 190

61

4,803,152,30

jusqu'à 12°

L'appareil comprend (fig. 4.3) :— la « îubeuse-détubeuse » proprement dite, quiassure le serrage, le desserrage et le louvoiementdu tube ;— un groupe autonome permettant la commandeà distance.

La Société Benolo a commercialisé une tubeuse-délubcuse permettant la mise en place de tubesde 1 960 mm de diamètre.

131

Fiche technique n° 4

Nota. — II existe d'autres matériels, de concep-tion similaire aux Foncex, qui ne sont pas encorecommercialisés en France.

Citons pour mémoire les fonceurs-ex tracteur sCasagrande du type MKT, pour des diamètres detube de 700 et 1 000 mm, et ceux du type GC 72pour des diamètres compris entre 1 000 et1 500 mm.

Salzgitter fabrique aussi les machines du type VR

pour des diamètres de 600, 800, 1 000, 1 250 et1 500 mm (fig. 4.4).

Tous ces appareils fonctionnent sur le mêmeprincipe : la mise en œuvre du tube s'effectuepar fonçage et louvoiement. Leur principal avan-tage par rapport aux machines EDF réside dansleur légèreté et leur autonomie par rapport ausystème de forage qui est constitué d'une simplegrue munie d'un outil adapté à la nature duterrain.

Fig. 4.4Fonceur-extracteur Casagrande

(doc. Casagranda)

132

,CHE TECHNIQUE 1ST 5

Moutons de battage et trépideurs

1. LES MOUTONS DE BATTAGE

II existe trois principaux types de moutons :

•— les moutons qui Eravaillent en chute libre,

— les moutons à air comprimé ou à vapeur,

— les moutons diesel, pour lesquels la remontéede la masse frappante est assurée par l'énergiefournie par l'explosion du carburant.

La mise en œuvre des tubes de gros diamètrenécessite une énergie de battage relativementimportante (généralement supérieure à 3 000 kgm).

Le tableau f résume les caractéristiques des prin-

cipaux moulons pour mise en œuvre de tubesmétalliques (énergie ^ 3000 kgm).

2. LES TREPIDEURSOU MARTEAUX-TREPIDEURS

Les trépideurs sont des moulons à double effetdont la cadence de trappe est plus rapide {120 à160 coups par minute ) que celle des moutons debattage.

Ils sont aussi moins puissants et donc employéspour le battage de tubes de faible diamètre.

Le tableau II résume les caractéristiques de quel-ques trépideurs utilisables.

Fig. 5.1 —• Mouton diesel BSP sur palplançhes Fig. 5.2. — Mouton diesel Oelmag D A4 Çdac Delmagl

133

Fiche technique n° 5

TABLEAU I

Caractéristiques des principaux types de moutons

Marque

DELMAG

DEMAG

KOBE

TIFINE

Représentant

DELMAG-FRANCE

DEMAG

ROLBA S.A.

TIFINE

Type

D12D22D30D36D44D55

BB 3000

K13K25K35K45

N° 6N° 7N° 8N° 9N° 10N° 11N" 12

Naturede

l'énergie

Diesel

Air

Diesel

Air ouvapeur

Poidstotal(kg)

2750503056008000

1020011960

5800

290052007500

10500

440045005500650076008500

10500

Poidsdu mouton

(kg)

125022003000360043005400

3000

1300250035004500

350040005000600070008000

10000

Energiepar coup

(kgm)

31255500

3 300 - 7 5004 200 - 10 2006 000 - 12 0008 650 - 16 200

3750

37507500

1050013500

3600360045005700630072009000

Tous ces moutons présentent une cadence de frappe comprise entre 40 et 60 coups à la minute.

TABLEAU II

Caractéristiques de trépideurs utilisables

Marque

BSP

DEMAG

NILENS

PAJOT

TIFINE

Représentant

BSP FRANCE S.A.

DEMAG

MAITRAP

PAJOT

TIFINE

Type

B15B25B35

VR19VR40

T4

360047006600

T4T5

Nature del'énergie

Diesel

Air

Air

Airou vapeur

Air

Poidstotal(kg)

382062308640

19803840

3400

360047006600

24003500

Poids dupiston(kg)

150025003500

395910

1400

—

380590

Energiepar coup

(kgm)

379063208850

—

3350

142519503000

12402100

134

FICHE TECHNIQUE N° 6

Vibrofonceurs pour tubes

1. PRINCIPE

Ces appareils utilisent pour le fonçage ou l'extrac-tion de tubes (cas des pieux vïbrofoncés) le prin-cipe de la vibration unidirectionnelle dans unplan vertical.

Un vibrofonceur se compose d'un ou de plusieursmoteurs entraînant des balourds excentres, d'unsystème oscillant (sur ressorts) et d'un casquede fixation permettant, par serrage à l'aide de

vérins hydrauliques, de solidariser le vibrofonceuret le lube à foncer.

Lors du Eonçage ou de l'arrachage, la vibrationdétruit le frottement latéral et permet de fourniren pointe des efforts importants. Les dispositifsdiffèrent surtout par leurs poids et par leurs fré-quences de vibrations, d'ailleurs susceptibles devariation sur quelques modèles. Certaines sucictésont étudié leurs appareils de façon à pouvoir lessuperposer. L'utilisation en tandem est de cefait avantageuse.

Flg. 6.1. — Vibrofonceur PTC 10 A2 surtube 0 120 longueur 32 m

Fig 62 —Vibrofonceur Muller MS 26 (doc Rolba)

135

Vibrofonceurs pour mise en œuvre de tubes ou colonnes métalliques

o"ra-cec?orr-S'CD

Marque

MULLER

PTC

SCHENK

TOMEN-VlBRO

VlBRO-MAC

Représentant

GALINET

ROLBA

PTC

SPEC

LCM

EQUIPEMENT

Type

MS 26

MS 20 H

MS26D

MS60E

10 A 2

20A2

20 H 4

40A2

40 H A

DR 40

DR 60

VM2- 4000 A

VM2- 5000

VM 4 - 10000

KM 2 - 12000

VM 2 - 25000

Vibro-Mac 5

Vibro-Mac 12

Poids(kg)

4700

3200

7600

7500

2350

3700

4500

7400

10500

5500

7200

362&

4887

S 300*

4510

7400

4940

6100

Vibrationspar minute

1465

1600

1465

726 - 1 323

720 - 1 140

920 - 1 100

1 450 maxi.

770 - 1 045

1 450 maxi.

1 200 - 1 920

950 - 2 350

860 - 1 300

920 - 1 800

1 100

500 - 600

620

1 095 - 1 770

560 - 1 020

Moteur(kW)

2 x 2 7

hydraulique

4 x 27

2 x 55

2 x 15

2 x 2 9

hydraulique

2 x 5 5

hydraulique

2 x40

60

90

150

90

150

90

90

Puissance(CV)

40

80

20

40

—

80

—

55

40

60

110

60

110

120

120

Puissanceinstallation

125 kVA

diesel

250 kVA

250 kVA

80 kVA

120 kVA

200 CV

200 kVA

550 CV

170 kVA

175 kVA

115 kVA

180 kVA

300 kVA

200 kVA

300 kVA

250 kVA

250 kVA

Tractionpermise pour

arrachage(tonnes)

15 - 25

24

40

40

8 - 9

18 - 20

20

40

40

30

>25

>30

> 30

—

—

40

40

Diamètredes tubes

mis en œuvre(cm)

275 maxi. aveccasque spécial

(triform)

27 à 95

26 à 195

26 à 195

35 à 285

35 à 285

*£200

40

< 80

< 120

^ 120

<200

80 - 150

* Poids avec casque.

Fiche technique n° 6

Fig. 6.3. — Vibrateurs Schenk Dfl 60 jumelés Fig 6 A. — Vibrofonceur hydraulique Muller MS 20 H.

2. COMPOSITION CLASSIQUED'UNE UNITE DE VIBROFONÇAGE

Cette unité se compose :— d'un ou de deux vibrofonceurs en tandem,— d'un casque à griffes ou à vérins hydrauliques,—• d'un ensemble au sol comprenant une armoire,un jeu de câble reliant le vibrofonceur à uneboîte bouton-poussoir et un groupe éleclrogène,— d'une grue à flèche généralement montée surchenilles.

Pour le fonçage, la force de levage de la grue doitêtre supérieure au poids de l'ensemble vibro-fonceur plus casque, plus tube, l 'effort de trac-

tion disponible pour l'arrachage étant égal à ladifférence entre la valeur maximale admissible aucrochet et le poids total de ces éléments. La hau-teur de la flèche est bien entendu fonction de lahauteur totale des éléments de tube et du vibro-fonceur.

3. TABLEAU DES VIBROFONCEURS

A titre indicatif, nous citons dans le tableau ci-contre les divers vibrofonceurs qui nous semblentles plus caractéristiques pour assurer le fonçageet l'extraction des tubes de Iravail nécessaires àl'exécution des pieux vibroforés.

137

FICHE TECHNIQUE N° 7

Foreuses "type tarière"

Ces machines, selon les modèles, sont montéessoit sur camions du genre poids lourd tous ter-rains, soit sur des grues à câbles ou des pelleshydrauliques, de préférence à chenilles. Leursformes sont dès lors très diverses mais elles utili-sent toutes une table de relation (« Rotary » ) quientraîne le train de tige de forage (« kelly ») . Lekclly est le plus souvent télescopique (double,triple, voire quadruple), de façon à augmenternotablement la profondeur de forage.

A notre connaissance, les machines principale-

ment rencontrées sur les chantiers français sontde fabrication :— anglaise (B.S.P., Me Alpine),•— américaine (Hugues-Williams, Watson, Cal-

weld),— allemande (Salzgitter),— italienne (Soil-Mec-Trévisani).— française (Galinel, Domine),mais certaines entreprises les modifient parfoisen leur adjoignant des équipements complémen-taires.

Fig 7 1Foreuse RTA 10

montée sur camion(d'après doc Soil-Mec.)

138

Fiche technique n° 1

\. FOREUSES SUR CAMIONS

Les machines, de par leur puissance et donc leurutilisation, se divisent en deux catégories :

a) Les machines légères

II en existe de nombreux modèles limités à desforage de 60 cm de diamètre pour des profondeursmaximales de 10 à 15 m. Elles s'apparentent auxsondeuses Highway ou Texoma employées dansle domaine de la géotechnique routière et son!utilisées pour l'exécution des travaux de fonda-tions peu importants (pose de poteaux télesco-piques, pylônes, fondations de maisons indivi-duelles ou bâtiments légers à des profondeurs del'ordre de la dizaine de mètres).

b) Les machines lourdes

Le tableau I (pages 142 et 143) donne une liste nonexhaustive des diverses machines employées pourexécuter des pieux forés jusqu'à des profondeursde 30 m et plus. Elles component généralement(fig. 7.1) :— Une plate-forme (T) solidaire du châssis ducamion supportant l'ensemble de l'unité de forage.Une couronne d'orientation (2) permet à la son-deuse de pivoter, c'est-à-dire soit d'exécuter dessondages de part et d'autre de l'axe du camion,soit plus sirnplemenl de « vider » latéralement lesoutils de forage. Un châssis de translation (3)assure un déplacement « avant-arrière » de l'ordredu mètre, facil i tant ainsi l'effacement de la son-deuse du point de forage. Il est à noter que cesdispositifs n'existent pas sur les foreuses Calwcld.

— Un mal de forage (4) qui est mis en position detravail ou de route grâce à un ou deux vérinshydrauliques (5) .

— Un ensemble de patins de calage © constituépar des vérins hydrauliques prenant appui parl'intermédiaire de bras sur le châssis du camionde façon à lui donner la stabilité nécessaire encours de forage.

—• Une unité de forage proprement dite compre-nant :

• l'ensemble du dispositif de rotation avecmoteur diesel (7) et transmissions diversesjusqu'à la table de relation (8) :

• le système de poussée verticale ® assurantsur le keily ©, donc sur l'outil (y) en coursde rotation, l'effort nécessaire à la pénétra-tion. Ce dispositif de poussée varie selon lesmodèles et est le plus souvent breveté (sys-tème Pull-down) ;

• deux treuils © à plusieurs tambours, l'undestiné à supporter le kelly, l'autre dit de« service » étant utilise pour les manuten-tions diverses ou pour le forage au trépan àpercussion ;

• éventuellement une cabine © avec tableaudes commandes ou manettes.

Les principales caractéristiques des diverses ma-chines dont nous avons pu réunir la documentationfournie par les vendeurs et les fabricants figurentdans le tableau I.

Les valeurs des couples ainsi que les dimensionsdes outils ne sont données qu'à titre indicatif,surtout en ce qui concerne les couples de calage,certains correspondant à des couples théoriquesen supposant un rendement des divers organesde transmission égal à 100 %.

On remarquera également que le poids propreassez élevé de ces machines implique de les montersur des camions d'un PTC dépassant souvent25 tonnes, d'où la nécessité de prévoir des pistesde chantier pour les accès (fig. 7.2).

Fig. 7.2 — Foreuse 1 250T montée sur camion en position - roule - [doc. BSP France]

139

Fiche technique n" 7

Enfin, il est à noter que de telles unités peuventaisément être associées à une station de boue deforage (cf. fiche technique nù 9).

2. FOREUSES ADAPTABLES SUR GRUESOU PELLES HYDRAULIQUES

a) Machines adaptables sur pelles hydrauliques

Dans cette gamme se trouvent l'ensemble desmachines BB (fig. 7.3) de la maison Salzgitter, la400 CM de BSP et la MPC 20 de Galinet. Ellesutilisent ainsi le groupe hydraulique de la pelle.

De telles unités se différencient surtout des autrespar le fait qu'elles utilisent leur propre mât deforage qui sert soit au guidage de la table derotation (sur les Salzgitter, celle-ci se déplace surle mât selon une course variable de 5,50 m à8,50 m suivant les modèles), soit au guidage dukelly, la table de rotation étanl fixe (cas de la400 "CM et de la MPC 20 dont les mâts de foragesont rabattables pour le transport).

b) Machines suspendues à une grue à câbles

L'unité de rotation comprenant le moteur d'entraî-nement, l'ensemble des transmissions et la tablede rotation est disposée sur une plate-forme fixe

Fig 7.3 — Foreuse BB 8 sur pelle hydraulique(doc. Salzgilter)

Fig. 7.4. — Foreuse Calweld à table fixetravaillant en tarière simple.

Fig 75. — Foreuse RTH 10 a table fixetravaillant en tarière à godet (doc Soil-Mec.)

140

Fiche technique n° 7

ou coulissante par rapport à la grue. On dis-tingue :— Les foreuses dont la. plate-forme, positionnéeà une hauteur fixe par rapport au niveau duterrain naturel, es! articulée sur le châssis de lagrue (fig. 7.4 et 7.5).

Le positionnement de la plate-forme est assuré :• soit par deux câbles verticaux qui, attachés

à la tête de flèche, jouent également le rôlede guide lors de la descente et de la remontéedu kelly (cas de la 500 BSP, 55 CH Calweld,CEZ300 Hughes...) ;

• soit par deux vérins hydrauliques. Le kellyn'est alors guidé qu'aux niveaux de la tablede rotation et du système de poussée (casdes BSP 1000 à 1250, de la Cal we] d 150 etdes Soil-Mec RTH 10, RTC 10 cl RT 315) ;

• soit à la fois par deux vérins hydrauliqueset deux câbles suspendus, ces derniers étantdestinés à assurer surtout le guidage dukelly comme dans les modèles les plus puis-sants de Calweld et de Hughes (CEZ 450).

— Les foreuses dont la plate-forme coulisse verti-calement sur une double glissière solidaire duportique de la grue comme dans les modèlesMe Alpine (fig. 7.6) (EF90 et 190) ou Soil-Mec(RT03).

Ce système, tout en assurant par l'intermédiairede deux vérins hydrauliques la poussée sur lekelly, remonte la table de relation suffisammentpour permettre de travailler avec des outils pou-vant atteindre S m de hauteur.

Le tableau II (pages 144 à 149) donne une listenon exhaustive des diverses machines et de leursprincipales caractéristiques, celles-ci étant rela-tives aussi bien à la puissance et au type detransmission, voire aux profondeurs de forage etau diamètre d'outil, qu'à la capacité de levagede la grue.

Comme pour le tableau I et pour les mêmes rai-sons, les valeurs des couples ne sont données qu'àlitre purement indicatif, de même que les dimen-sions des outils de forage.

On retiendra en outre :• que l'utilisation de grues ou de pelles sur

chenilles facilite les déplacements sur chan-tier ;

Flg. 7.6. — Foreuse Me Alpine à labié coulissante(doc. Me Alpine)

que la présence de la flèche de la grue ou dumât de forage associé aux divers treuils aideà la mise en place des cages d'armatures, àla mise en œuvre du tube de travail, auxmanipulations des lourdes masses-tiges etdes tubages divers (tube plongeur, gaines,etc.) ;que de telles machines travaillent générale-ment avec une station de boue (cf. fiche tech-nique n° 9), les divers outils utilisés étantrépertoriés dans la fiche technique n° 8.

141

Fiche technique n° 7

T A B L E A U I

MARQUE

BSPAngleterre

CALWELDSMITHINTERNA-TIONAL INC.Californie,USA

GALINET

HUGHESTOOLCOMPANYMachinessérieWilliams,Texas, USA

SOIL-MECTREVISANI,Italie

WATSONTexas, USA

DISTRIBUTEUR

BSP-France58, rue Pottier,78150 Le ChesnayTél. : 954 81 40

Galinet-ParisZone industrielle,R.N. 191 bis,BP 15, 78610 LePerray-en- Y vélinesTél. : 4848601

484 86 10

Galinet-Paris

SEPSociété d'étudespétrolières201, bureaux de laColline-de-Saint-Cloud92213 Saint-CloudTél. : 602 44 55

LCM-EquipementRue Ampère95362 PontoiseTél. : 030 38 38

EHM45, rue C.-NodierBP 21, 93310 Le Pré-Saint-GervaisTél. : 845 03 94

TYPE

1250 T

100 B

150 B

175 B

200 B

250 B

1000 B

MPB20

MF60T

LDH :60sn

100

LLDH :80

100HOT120 T

RTA/10

1000 TM

Poidsde la

machineaveckelly

et outilde forage

(kg)

19000

5000

5400

6100

6350

9000

•)

•)

13000

20000

28000

16800

•>

Puis-sance

et tvoedu

moteurutilisé(CV)

dieselFord

2802 E,160 CV à

2500tr/mn

dieselDeutzBF6L

913,143 CV à

2300tr/mn

diesel,100 CV à

1800tr/mn

CMC4.71 Ndiesel,

144 CV à1800

tr/mn

diesel,175 CV à215 CV à

1800tr/mn

diesel,GM 4/53,130 CV à

2800tr/mn

moteurVB,

156 CV à2200tr/mn

Couple à la tablede rotation

(kgm)

couplede

calage

7450

—

—

9250

10800

coupleà vitesse

mini-male

5530à

10 tr/mn

2900à

10 tr/mn

2270a

32 tr/mn

4300à

23 tr/mn

12670à

12 tr/mn

9250à

5 tr/mn

p

Vitessesde rotation

(tr/mn)

nom-bre

3

4

4

4

4

5

6

6

8

2

3

mini.

35

0

32

23

12

0

26

maxi.

125

90

156

122à

137

104

103à

140

205

142

MACHINES DE FORAGE POUR PIEUX MONTEES SUR CAMION

Fiche technique n° 7

Type de transmissiondu moteur à la table

de rotation

Transmission hydrostatique.Convertisseur de couple.Boîte de réduction.

La table de rotation est icid'un type particulier : lebucket ou la tarière sur-monté d'un étrier coulissantdans le kelly peut passer tota-lement à l'intérieur de lacouronne de rotation, celle-cise trouvant à l'arrière ducamion.

L'unité de transmission pi-gnons et chaînes avec réduc-teur constitue un ensemblebreveté Calweld.

Voir tableau II, machine iden-tique aux foreuses MPC 20 etMPP 20.

La chaîne cinématique comprend, après les embrayages àfriction, une transmission àdeux sorties sélectives em-brayables sur une boîte devitesses à trois ou quatrerapports fournissant unegamme finale de six ou huitvitesses à la table de rotation.Les tables de rotation Huguessont du modèle DG 6000 pouiles LDH et RP 9000 pour lesLLDH.

La table de rotation est com-mandée à travers un conver-tisseur de couple Allison etune boîte de vitesses hydrauli-que Allison.

Embrayage multidisques.Convertisseur de couple.

Type de Kellyet dimensions

— quadruple télesco-pique 4x9,50 m

— double télescopique2x7,50 m

— triple télescopique3x7,50 m

— double télescopique2x9 m

— triple télescopique3x9 m

— double télescopique2x9 m

— triple télescopique3x9 m

— triple télescopique2x13,5 m

— triple télescopique3x13,5 m

— triple télescopique3x8 mtype 55 CH Calweld

— double télescopique4" 1/2 et 3"

— double télescopique6" et 4" 1/4

— double télescopique7" et 5" 1/4

— triple télescopique3x9 m

— quadruple télesco-pique 4x9 m

— simple 3"— double télescopique

4" - 3" 1/2

Hauteurdu mât

sommet/au TN)

(m)

15,10

10,00

(stan-dard)

12,00

(option)

13,00

18,00

12,50

13,70

13,7018,0021,00

19,0022,0023,5025,00

10,60(télesco-pique)

9,00

Caractéristiquespour le forage

Profon-deurmaxi-male

deforage(m)

30,50

14,30

21,30

17,40

26,00

17,40

26,00

26,00

39,50

20,00

18,25

18,2524,0030,00

24,0030,0033,0036,00

23,90

32,00

8,0015,00

Diamètreoutil(m)

mini.

—

0,30

0,30

0,30

0,30

0,40

0,40

0,60

0,60

0,40

maxi.

1,50

0,70

0,90

0,90

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

2,40

3,00

1,60

0,90

Caractéristiquesou exemplesde camion

porteur desmachinesde forage

Camion 8x4PTC de 28,5 t avecplate-forme ^ 8 met moteurde puissance> 170 CV

Camion 6 x 4PTC ^ 25 tExemple« Berliet »GBH 12"

Camion 6 x 6PTC de 20 tBerliet, Mercedes,Man, Saviem,Mol-Faun...

Camion PTC 35 t,Mol-Faun, Berliet,Hendrickson,Willème 8x6 et8 x 4

Camion PTC 40 t,8x4,8x6,8x8,Mol-Faun, Berliet,Hendrickson 10008 x 4

Camion PTC 26 t

Camion 6 x 4

143

Fiche technique n°7

T A B L E A U I I

MARQUE

BSPINTERNA-TIONALFONDATIONSLIMITED(Grande-Bretagne)

HUGHESWILLIAMS« HuguesToolCompany »,Texas(USA)

CALWELD« SmithInterna-tional Inc. »Californie(USA)

DISTRIBUTEUR

BSP-France58, rue Pettier78150 Le ChesnayTél. : 954 81 40

SEP - Sociétéd'études pétrolières201, bureaux de laCoIline-de-Saint-Cloud92213 Saint-CloudTél. : 602 44 55

Société Galinet-Paris78610 Le Perray-en-YvelinesTél. : 484 86 10

TYPE

625 ÇA

1250 ÇA

2500 ÇA

80 ÇA

CEZ 300,modèle :

708090

100110

CEZ 450,modèle :

708090

100120150180

CLLDHWilliams,modèle :

120180

55 CH

105 CH

200 CH

Poidsde la

machinesans

kelly nioutil deforage(kg)

3098

5770

8480

9550

4500

6000environ

10900

3400

9500

20000

Puis-sanceet type

dumoteurutilisé(CV)

dieselFord

2704 E,110 CVà 2 500tr/mn

dieselFord

2704 E,110 CVà 2500tr/mn

deuxmoteurs2704 E

de1.10 CV

diesel4 cylin-

dres148 CV

dieselCMC

4.71 N 65,152 CVà 2 200tr/mn

dieselCMC

4.71 N 65,152 CVà 2200tr/mn

diesel200 CVà 2 100tr/mn

(enoption

240 CV)

diesel100 CVà 2 500tr/mn

diesel106 CVà 2100tr/mn

2 dieselsde

150 CVà 2 400tr/mn

Couple à latable de rotation

(kgm)

coupleau

calage

2760

7450

11000

11000

10400théo-rique6000réel

17000théo-rique10500réel

22900

—

—

couple àvitessemini.

—

—

—

—

4700 à10 tr/mn

6500 à10 tr/mn

9 500 a15 tr/mn

3 500 enservice

7 000 enservice

30 000 enservice

Vitessesde rotation

(tr/mn)

nom-breUl C

3

3

3

3

3

3

2x3

3

3

3

mini.

26

18

15

22

16

5

maxi.

200

160

160

160

204

142

85

149

133

45

144

Fiche technique n° 7

MACHINES DE FORAGE POUR PIEUX (ADAPTABLES SUR GRUE OU PELLE HYDRAULIQUE)

Typede transmission

Convertisseur Twin Disc,réducteur à engrenages.

Dito.

Deux convertisseursTwin Disc.Deux réducteurs,deux pignons sur couronne.

Convertisseur Allison,réducteur à engrenages.

Convertisseur de couple aveccoupleur hydraulique à troisvitesses.Rotary Hugues DG 6000 àengrenages à doubleréduction.

Dito CEZ 450,avec réducteur d'entrée.Table rotary Hugues RP 11000à pignons coniques,denture spirale.

Boîte de vitessesservo-commandée.Table Rotarymodèle CD 11000.

Convertisseur Funk.Table de rotation Calweld.

Convertisseur Allison,renvoi d'angle.Table rotation bain d'huileCalweld.

Deux convertisseurs Allison,deux renvois d'angle.Table Calweld.

Type de kellyet dimensions

Télescopique triple3 x 9 m3 x 15 m

Télescopique triple3 x 12 mTélescopique quadruple4 x 25 m

Télescopique triple3 x 16,50 mTélescopique triple3 x 25 m

Télescopique quadruple4 x 12,40 mTélescopique quintuple5 x25 m

70Télescopique 80double 906"x4"l/4 100

110

70Télescopique 80double 907" x 5"l/4 100

120Télescopiquetriple 15010"7/8 x 7" 180X 5"l/4

Télescopiquedouble -» (120)10"7/8 x 7"Télescopiquetriple -» (180)10"7/7 x 7"X 5"l/4

— simple de 17 m— double télescopique— triple télescopique

— simple de 21 m— double télescopique— triple télescopique

Selon demande, kellydouble jusqu'à 80 mde profondeur.

Profon-deurmaxi.

deforage

(m)

25,0043,00

32,00

95,00

44,00

70,00

44,00

120,00

21,5024,5027,5030,50

33,50

21,5024,5027,5030,5036,5046,0055,00

36,50

55,00

13,0030,0045,00

17,0038,00

Diamètreoutil(m)

mini.

—

—

0,60

0,60

0,60

0,30

0,40

0,80

maxi.

0,90

1,50

2,00

2,00

2,40

4,50

4,50

1,20

2,00

3,00

GRUE

5^sa•^'5o <s>g, s«'Su °

5,6

10

17

17

1010,210,510,7

11

12,713,213,6141516,318,6

22

7

9 à 10

ïï Eil-C-Lo u0 GQJ C3

•U T3£ G0 00. D,

4,60

4,60

6,10

6,10

7,60

7,60

6,00

2,70

4,50

QJ ">

^Sa '*t.-u o a

3 a P.E<U"S ^Oi1

3 3 S?E-u .*ES

14,0020,00

18,00

21,00

21,00

30,00

18,00

30,00

20,0021,5023,0027,50

30,50

23,0024,4026,0027,5030,5027,5033,50

30,50

33,50

>24

5=31

3 c£P'C£,£ v

litw "

4,6

8

13

13

55,25,55,7

6

6,26,577,78,28,6

10

12

6,5

13

145

Fiche technique n°7

T A B L E A U I I (suite)

MARQUE

Me ALPINEEQUIPEMENT(Grande-Bretagne)

SALZGITTERMASCHINEN(RépubliqueFédéraled'Alle-magne)

SOIL-MECTREVISANICESENA(Italie)

DOMINE86530Maintre-Chatelle-raultTél. 21 23 04(France)

DISTRIBUTEUR

SPECRue Guy-MoquetBP 10195102 ArgenteuilTél. : 982 09 33

Salzgitter52, rue de Londres75008 ParisTél. : 292 26 97

LCM EquipementZone industrielleRue Ampère95362 PontoiseTél. : 030 38 38

Domine ouSociété BourlierRue du Général-Leclerc91420 MorangisTél. : 909 18 30

TYPE

EF 90

EF190

BB 6

BB 8

BB 10

RTO/3

RTH/10

RTC/10

RT3/S

TG 2000GroundExplorer

Poidsde la

machinesans

kelly nioutil deforage(kg)

8200

10700

6800

13000

17500

2500

3500

4200

7100

8800

Puis-sance

et typedu

moteurutilisé(CV)

dieselFord90 CVà 2 500tr/mn

dieselRolls

Royce,190 CVà 1800tr/mn

dieselDeutz66 CVdelàgrueRH6

Oet K

dieselDeutz100 CVde lagruePTT nJtvrl y

O et K

dieselDeutz

180 CVde lagrue

RH20O et K

moteurdiesel

de 60 CV

moteurhydrau-

liqueVolvo

FIO.C 78donnant86 CV autravail

dieselGM3/53,

97 CVà 2 800tr/mn

dieselGM4/71 N,

175 CV

dieselDeutz

F6L912,90 CVà 2 200tr/mn

Couple à latable de rotation

(kgm)

coupleau

calage

couplemaxi.

de 0 à 15tr/mn

couplemaxi.

de 0 a 16tr/mn

—

—

3100

11000

11000

21000

15800

couple àvitessemini.

3500 à15 tr/mn

7750 à16 tr/mn

1480à 12,5tr/mn

3100 à8 tr/mn

5000à 7,5

tr/mn

3 1 or\ *1UU a5 i.r/mn

9800 à5 tr/mn

9800 à5 tr/mn

17 500 à5 tr/mn

11 100

Vitessesde rotation

(tr/mn)

nom-hrr*UI c

4

4

2

2

2

3

3

mini.

15

23

12,5

8

7,5

0

0

4,5

0

0

maxi.

62

91

31

19

14,4

40

75

71

130

125

146

Fiche technique n° 7

MACHINES DE FORAGE POUR PIEUX (ADAPTABLES SUR GRUE OU PELLE HYDRAULIQUE)

Typede transmission

Transmission hydrostatique.Une centrale hydrauliquealimente quatre moteurs àpistons radiaux, en étoile.L'alimentation de 1, 2, 3 ou4 moteurs donne 4 couples et4 vitesses différentes.

Une pompe hydraulique àdébit variable alimente lemoteur hydraulique dont lapuissance est adaptée aumodèle de machine. Le moteurhydraulique alimente endirect la table de rotation,l'avancement ainsi que letreuil hydraulique.

Groupe Rotary comprenantquatre moteurs à pistonsradiaux.

Le groupe Rotary estcommandé à travers uncompresseur de couple Allisonet une boîte de vitesseshydraulique Allison.Réducteur à engrenages.

Convertisseur de coupleAllison et boîte de vitesses« Power-Shift ».

Type de kellyet dimensions

Télescopique double(tube circulaire).Télescopique triple(tube circulaire).

Télescopique triple.

Télescopique triple.

Télescopique triple.

Kelly quadrupletélescopique.Kelly quadruple spécial.

Kelly simple àkelly quadrupletélescopique.Kelly quadruple spécial.

Dito RTH/10.

Kelly quadrupletélescopique.

— Kelly doubletélescopique 5"l/4

— triple télescopique4"l/4

— quadrupletélescopique 5"l/4.

Profon-deurmaxi.

deforage

(m)

27,40

39,60

20,00

25,00

30,00

28,20

42,00

43,00

54,00

42,00

21,00

48,00

64,00

Diamètreoutil(m)

mini.

—

—

0,45

0,35

0,35

0,45

—

maxi.

1,20

2,10

0,80

1,00

1,50

1,10

1,60

1,60

2,20

2,00

GRUE

1 0

.ti t/>G t/irt <us*

18

20

Po

rtée

co

rres

-p

on

dan

te (

m)

7,00

7,00

Hau

teu

r de

flèc

he n

éces

s.(m

) p

ou

rke

lly

max

i.

21^50

24^40

'*Σ

w "

8,5

11

Les grues Orenstein etKoppel RH 6, RH 9 et RH 20utilisées sur les modèlesBB 6, BB 8 et BB 10 peuventêtre remplacées par toutautre modèle équivalent,qu'il s'agisse de pelle à câbleavec groupe hydrauliquesupplémentaire ou de pellehydraulique.

10

25

11,5

V

4,00

5,00

6,10

5,60

12^20

18^30

18 30

> 17

21,00

23,00

8(grue

GT100ou

150)

147

Fiche technique n° 7

T A B L E A U I I (suite)

MARQUE DISTRIBUTEUR

/"* TDvjALINET-JrARIS

Zone industrielle, R.N. 191 bisBPn° 1578610 Le Perray-en-YvelinesTél. : 4848601

484 86 10

WATSONTexas(USA)

CASAGRANDE(Italie)

EHM (SA)45, rue C. -Nodier93310 Le Pré-Saint-Gervais, BP n° 21Tél. : 845 03 94

BIP Diffusion (SA)Villebéon77710 Lorrez-le-BocageTél. : 431 50 97

TYPE

MPC 20

TR18versionforage

rotation

HF25

5000 ÇA

IRC 120

Poidsde la

machinesans

kelly nioutil deforage

(kg)

•)

50000(ma-chine

complèteen ordre

Hodemarche)

11000

4600

6000

Puis-sance

et typedu

moteurutilisé(CV)

dieselDeutzRT7 ADr DL913,

143 CVà 2300tr/mn

dieselDeutz

F8L413,175 CVà 2 000tr/mn

dieselDeutz,173 CVà 2 000tr/mn

dieselCMC,

241 CV

moteurdiesel130 ou174 CVà 2 000tr/mn

Couple à latable de rotation

(kgm)

coupleau

calage

—

—

—

18400

12000

couple àvitessemini.

2900 à10 tr/mn

3000 à35 tr/mn

4000 à17 tr/mn

Vitessesde rotation

(tr/mn)

nom-V-tr^^tore

3

3

mini.

0

0

0

8

maxi.

90

40

40

98

148

Fiche technique n° 7

MACHINES DE FORAGE POUR PIEUX (ADAPTABLES SUR GRUE OU PELLE HYDRAULIQUE)

Typede transmission

Une pompe à débit variablealimente un moteur hydrau-lique SMV 25 entraînant endirect la table de rotationmodèle Calweld 55 CH.

Alimentation par pompePoclain type HPOC 4 x 53.Moteur hydraulique à l'extré-mité basse du Kelly(brevet Galinet).

Alimentation par pompePoclain. Débit variable plusdébit fixe. Moteur hydraulique(brevet Galinet).

Convertisseur de coupleAllison. Table de rotationWatson 5. Réducteur àengrenages.

Pompe à débit variablealimentant de 1 à 3 moteurshydrauliques.Pompe « Linde Guldner ».

Type de kellyet dimensions

— triple télescopique3 x 8 m.

— Kelly simple.— Télescopique.

Version standard« Kelly simple ».

— simple— double télescopique.

Télescopique triple.

Profon-deurmaxi.

deforage

(m)

20,00

22,0036,00

30,00

17,0032,00

32,00

Diamètreoutil(m)

mini.

0,40

0,60

0,60

0,45

maxi.

1,20

2,20

2,20

2,20

2,00

GRUE

11 i 11 ii inil n ipt s'iCJ C PH D- ^

Le châssis porteur de baseest une pelle hydrauliquesur chenilles Poclain LC 28.On peut utiliser un porteurPoclain LY 80 à rouesjumelées.

Châssis porteur type PoclainGC 120.Tous les composantshydrauliques sont des élé-ments standards de chezPoclain.

11 4,50

20 à 6,10 > 1730

7 6,00 21,00 7

Grue Link Belt 108

149

FICHE TECHNIQUE N° 8

Outils de for age en rotation

1 GENERALITES

Les outils de forage employés en rotation par lesmachines comportant un rotary sont :— les tarières,— les buckets ou tarières à godets,— les carottiers simples,— les bennes à lames extensibles pour l'exécution

en fond de forage de pattes d'éléphant,— les trépans rotatifs à dents ou à molettes,

notamment sur les machines utilisanl le prin-

cipe de la circulation inverse (cf. fiche tech-nique n° 10).

Chacun de ces. outils est fabriqué ou vendu parles maisons construisant les machines, ou leurreprésentant en France, mais il n'est pas rare quetes entreprises utilisatrices les modifient ou fabri-quent même leurs propres outils.

2. LES TARIERES

La figure 8.1 reproduit un certain nombre deprofils ou de types de tarières. Celles-ci, de formegénéralement cylindrique, rarement conique, com-portent une ou deux hélices. Elles sont générale-ment munies à leur base d'un outil pilote, à dents(stellitées ou à carbure de tungstène) ou du typequeue de carpe. L'hélice présente sur son bordd'attaque une série de dents le plus souvent inter-changeables (vissées, emmanchées ou soudées) ouplus simplement une ou deux lames lorsqu'ils'agit de forer des terrains meubles. On rencontrernC-me des tarières dites « articulées » qui facili-tent l'éjection du matériau (fig. 8.2).

Fig. 8 1 — Exemples de tarières pleines Fig. 82. — Type de tarière articulée(doc. Salzgitter).

150

Fiche technique n° 8

3. LES TARIERES A GODETS OU BUCKETS

Un bucket est un godet cylindrique comportantà sa base un couvercle bombé ou plat. Ce cou-vercle, muni ou non d'un outil pilote en pointe,présente selon un rayon ou un diamètre uneouverture munie de lames coupantes ou de dentsinterchangeables.

Par pression et rotation, les dents découpent lesol qui s'emmagasine dans le godet. Celui-ci est

alors remonté puis vidé par ouverture du cou-vercle monté sur charnières (fig. 8.3 a et b).

Pour vider plus facilement et plus rapidement lematériau extrait, on utilise parfois des bucketsarticulés (fig. 8.4) ou plus généralement desbuckets à ouverture automatique (fig. 8.5). Ledispositif d'ouverture est fixé latéralement, ausommet du bucket, le déclenchement du systèmes'effectuant par butée sur la table de rotation lorsde la remontée de l'outil.

Fig B 3 a. — Bucket en position fermée (doc HTC)

4"Fig. 8 3 ta — Bucket en position ouverte (doc. Massenza ]

Fig. 8.4.Exemple de bucket arilculé(doc Salzgitter).

151

Fiche technique n° &

'~1

Fig. 8 5 — Bucket avec systèmed'ouverture automatique [doc. BSP)

Enfin, certains fabricants proposent des bucketsspéciaux, à clapet, pour nettoyage en terrainsnoyés inconsistants (fig. 8.6) ou au contraire àmolettes dentées pour forage de roches dures(fig. 8.7). Ces derniers outils sont toutefois peuutilisés et d'ailleurs avantageusement remplacésrespectivement par la circulation inverse et parle trépan rotatif (cf. fiche technique n° 11).

4. LES BENNES A LAMES EXTENSIBLES

De tels outils sont utilisés pour l'exécution enfond de forage de « pattes d'éléphant ». Ce sontdes clargisseurs de fond (under reamer) condui-sant sur une hauteur limitée à l'élargissementprogressif du fût de la pile en forme de cloche,d'où la deuxième appellation anglo-saxonneo belling-bucket ».

Comme on peut le voir sur les figures 8.8 et 8.9,l'outil comprend un ou deux couteaux articulésen tête ou à la base, et manœuvres par l'intermé-diaire du kelly. Les couteaux sont munis de dentsde façon à faciliter la découpe du terrain lors dela rotation de l'outil.

Il est à noter que cet outil n'est pratiquement pasemployé pour la construction des ouvrages d'artdépendant du ministère des Transports.

Fig. 8.6 — Bucket à clapets pour terrains noyésinconsistants (doc HTC)

Fig 8 7 . — Bucket à molettes dentéespour roches dures (doc. HTQ-

152

Fiche technique n° 8

Fig. 8.8. — Benne extensible à une porte(doc. Watson).

Fig. 69 — Benns extensible a 2 lames(doc. Sémafor).

5. LES ELARGISSEURS DE FORAGE

Généralement fixés au-dessus d'un bucket, ils sontconstitués de couteaux aléseurs diamétralementopposés comportant ou non des dents stellitées.Chaque lame est inclinée de telle façon que lematériau provenant du « surforage » tombe dans

Flg. 8.10 — Exemple tl'élarglsseur de 3 m de diamètre(doc. ETF).

le godet. Le forage préalable effectué au bucketou à la larière sert de trou pilote.

De tels outils ont été employés pour effectuerdes forages de trois mètres de diamètre et plus,comme le montre la figure 8.10.

6. LES BENNES DE CAROTTAGEOU CAROTTIERS SIMPLES

Comme on peut le voir sur les figures 8.11 et 8.12,la couronne est constituée de dents ou de pastillesfixées par soudure soit latéralement soit en boutde tube.

Certains carottiers comme le « TEL.E.LECT »comportent dans leur partie centrale une pointepilote en carbure, ce qui permet un éclatementplus aisé de la carotte par trépannage lorsquecelle-ci ne peut être remontée (fig. 8.13).

Certains fabricants fournissent sur demande descarottiers dont la jupe comporte un systèmebreveté permettant de couper et de retenir lacarotte en fin de forage {fig. 8.14).

Malgré tout, la remontée des carottes de grosdiamètre n'est effective sur chantier que dans lerapport 1/5, aussi doit-on le plus souvent briserla carotte en fond de forage à l'aide d'un trépan.

153

Fiche technique n° 8

— Carottiers a dents steHltéea Fig 8 12 — Carottier à doigbs (doc Sémafcr)

Fig. 8.13Carottier TEL-E-LECTavec outil pilote[doc. SEP).

J

*

I

Fig 8 14Carottier Bourlieravec extracteur(doc. Bourlier)

154

Fiche technique n° 8

7. LES TREPANS ROTATIFS

a) Les trépans à lames

Ils comportent le plus souvent trois ou quatrelames dentées en acier forgé fixées par souduresur le corps du trépan qui est creux afin de per-mettre la remontée des sédiments (fig. 8.15 a eth). La figure 8.16 montre un trépan particulier« Jumbo » constituant un outil à lames multiplespouvant être utilisé même pour la perforationdes roches.

b) Les trépans à cônes ou à rouleaux (molettesdentées) (fig. 8.17 a et b).

Fig. 8.16 —Trépan spécialà lames type lumbo(doc. Saligitter).

Fig 8.15 a. — Trépansrelatifs à lames pourterrains meubles(doc Salzgitter)

Fig 8.17 a — Trépan monoplateau utilisé sur machineHydrofond (doc Solétanche).

Fig B17b. —Autreexemple de trépanrotatif monoplateau(doc Calweld).

Fig 8.15 b — Autre type deIrèpan à lame avec couronneguide, pour terrain meuble(doc. CalweldJ.

155

Fiche technique n° 8

Ces outils dérivent des trépans utilisés dans leforage pétrolier (tricône ou «rock-bit», encoreappelé « roller-bit » lorsqu'il y a quatre molettes).On distingue :— les trépans monoplateau (fig. 8.17 a et b),— les trépans à plateaux étages ou élargisseurs.

Comme l'indique ia figure 8.18, ils sont constituésen pied d'un tricône ou d'un « roller-bit » surmontéde plusieurs étages d'élargisseurs, chacun d'euxétant muni de quatre molettes sur bras. La super-position des plateaux permet d'obtenir de nom-breuses combinaisons de diamètre.

Fig B.18.Trépan rotatifa plateaux étages{doc. Salzgitter)

156

FICHE TECHNIQUE N° 9

Station de boue de for age

La présente fiche technique donne la compositionclassique d'une station de boue (fig. 9 . 1 ) . Elleindique quelques marques et modèles des maté-riels qui la composent en signalant les principalescaractéristiques. Elle décrit par ailleurs les diversprocessus et matériels employés pour contrôlerles caractéristiques de la boue.

1. QU'EST-CE QU'UNE STATION DE BOUEDE FORAGE ?

Une station comprend toujours une unité defabrication et une unité de traitement (fig. 9.2).

a) L'unité de fabrication

Le stockage de la bentonite en poudre (a) estréalisé le plus souvent par saes de 50 kg placésà l'abri des intempéries (hangar ou bâche), soitencore dans des silos.

La fabrication de la boue de forage « eau+bento-nite » dosée généralement à raison de 50 kg parmètre cube d'eau (5 %} est réalisée par l'un desdeux procédés suivants :

SYSTÈME « Mu» HOPPER » (bl)

La bentonite en poudre est déversée dans un enton-noir dont la base est traversée orthogonalementpar un courant d'eau. A l'intersection de l'enton-noir et de la canalisation horizontale un gicleurconcentre le jet d'eau qui se charge en bentoniteet envoie le mélange ainsi constitué dans un bacoù une pompe de reprise parfait la fabrication dela boue.

SYSTÈME PAR M A L A X A G E TYPE « MIXER » (b2)Le malaxeur, encore appelé «Empàteur-tiuto-défloculeur », est un véritable mixer : un moteurélectrique avec ou sans variateur de vitesseentraîne un arbre vertical sur lequel est fixée uneturbine à palettes. La grande vitesse circonfé-rentieîle (5 m/s à 80 m/s sur certains modèles)permet une homogénéisation parfaite de la bouede forage.

Le stockage de la boue neuve (c) est effectué soiten silo soit en cuve métallique ou dans des bacssouples à ossature métallique, soit encore dansde simples bassins réalisés par excavation (boi-sés ou non). De façon à maintenir la viscositéde la boue, on peut utiliser des « pompes de bras-sage » ou des lances (nu « mitrailleuses »).

Fig. 9.1.Vue généraled'une stationde boue de forage

157

~n

t>7) Mud-Hopper02 Malaxeur défloculeur

Vers bassin destockage deboue neuve

Cuve métallique

Bassin enterré

(a) Stockage de la bentonite Fabrication de la boue de forage

Vers forage

fVfif/lKiiiiSS'/^ff/^f/Âff:

Bassin caoutchouc et ossature métallique

Stockage de la boue neuve

CD

CDO

3-S'CD3

oCD

Boue neuve

Forage en cours

Boue vers bassinstation de traitement

Boue neuve

Pompe à membrane

1 , Vers station de

.Pompeimmergée

traitement

Boue provenantdu forage Cyclones

Vers bassinde stockage

' 3

t&ms%&dj Reprise de boue dans le forage

Fig. 9.2. — Schéma de l'unité de fabrication et de traitement de la boue bentonitique.

Station de traitement

Fiche technique n° 9

V

Flg. 9.3. — Unité de fabrication mobile Fig 9.5. — Stockage de la boue neuve en bacs souples

Fig. 94 — Exemple de pompe à boue Fig 96 — Bassin de reprise réanse par excavation

b) L'unité de traitement

La boue stockée est amenée au forage soit pargravité soit par pompage. Au fur et à mesurede la perforation, la boue se charge en sédimentset celle-ci doit être envoyée à la station de traite-ment, non sans maintenir dans le forage le niveaude la boue par adjonction de boue neuve ou régc-nérée (d).

L'unité de traitement (ë) comporte :— Un on plusieurs cribles vibrants

• La boue passant au travers du tamis tombedans un bassin primaire puis est reprise parune pompe pour être envoyée à l'hydro-cyclone.

• Les résidus ou refus des tamis sont évacuésvers une décharge.

— Un ou plusieurs dessableurs centrifuges(cyclones)• Le cyclone élimine à sa sous-versé les fines

d'une dimension supérieure à 0,1 mm. Laboue épurée sortant de la surverse est, soitenvoyée directement au bassin de stockage,soit évacuée dans un bassin secondaire dontla propre surverse alimente le bassin de

Fig 9 7 — Dessableur centrifuge et crible vibrantau premier plan

159

Fiche technique n° 9

2° Pompes à membranes ou diaphragmes(à fnoteur diesel)

1° Pompes centrifuges

• MOTEURS A ESSENCE OU DTESEL

débit en m3/b— Bernard 9 à— Major Crampton 7 à— Deloule 11 à— DIA, distribué par CPI, série SZ 42 à— Geho, distribué par MIM,

série VP 30 à— Rensome, série D 12 à— Richier, série P 16 à

MOTEURS ÉLECTRIQUES- Major Crampton- Jeumont Schneider- Pelger, distribué par Crampton- Ransome- Richier- Sihi- Salmson, distribué par LMT . . .

3 à2 à

36 à22 à10 à6 à

40 à

7010060

240

320306306

9220

21630630613050

DIA (CPI) , modèles courants• SH 100.1• SH 100.2• SH 120.3 ,Domine (Atlas Copco),modèle FDM 3 .

356080

70

*»" • "."-:

Fig 9.8. — Crible vibrant d'une unité de fabrication- Mud-Hopper » et de traitement.

stockage de boue épurée. Dans sa partit:basse, il est en communication avec le bassinprimaire de façon à pouvoir traiter avec lamême efficacité l'ensemble de la boue.Les unités courantes que l'on rencontre surchantier et qui comportent un tamis vibrantde 1 m' (maille de 2 mm) et un hydro-cyclone permettent de traiter un débit deboue de 30 à 50 mYh.

2. QUELQUES MARQUES ET MODELESDE MATERIEL

a) Malaxeurs « Empâleur autodélloculeur »

— Dosapro distribué par SEM.Type EPMO à EPMVIÏ 3 CV à 50 CV. Modèlecourant EPM I à turbine brevetée Rayneri, de8 CV, 0 turbine 18 à 23 cm.

— Rayneri, Montreuïl.Type Dynabloc à 1 500 tr/mn, de 0,5 à 23 CVselon modèle.

— SMA du Val-Notre-Dame.

b) Pompes (pompes de reprise, de distribution)

3° Pompes électriques submersibles(mono ou triphasé)

— ABS, distribué par Sihi,série AFP

— Deloule, série Aqueval— DIA, distribué par CPI, série T ,— Flygt-France— Guinard, série EVI— Grindex— Richier— Robot, distribué par Sobatelec

- Weda, distribué par Ingersoll-Rand, série L

58 à 70015 à 1 10014 à 8418 à 1 80022 à 16040 à10 à30 à

360228216

42 à 330

4" Pompes à piston

Bonne Espérance : pompes à un ou deux pis-tons double effet avec moteur de 4 CV à140 CV pouvant atteindre des débits deI 500 l/mn sous une pression de 30 bars (débitde 347 l/mn avec p = 130 bars). Dans la sérieBE 3" à 7" (diamètre d'alésage), le poids dela pompe varie de 360 kg à 3 500 kg.Domine Johnson, distribué par Atlas Copco :pompes Trido à trois pistons simple effet avecmoteur de 8 CV ou Î6 CV donnant pour despressions de service de 30 bars des débits de75 l/mn ou 130 l/mn (poids des pompes de250 kg ou 520 kg) .

c) Cribles vibrants ou tamiseurs

Babbitîess :• Modelés, crible vibrant ouvert.

C19A, 0,43 m X 1,28 mC 2 7 A , 0,66 m X 1,42 mC32 A, 0,80 m X 1,32 m

Etablissements Chauvin :• Modèle ROL HC 9 à toile rectangulaire

0,60 m X 1,50 m, donnant pour des maillesde 0,6 x 2,5 mm un débit de 20 à 23 mYh.

. Modèle FOL HC 18, 1,20 m x 1,50 m, débitde 40 à 50 m'/h pour des mailles de 0,6X 2,5 mm.

Forges de Strasbourg - Comessa ;• Modèles tamis vibrants monoplans à incli-

naison variable :0,50 m x 1,50 m0,75 m x 1,50 m1,00 m x 1,50 m1,25 m x 1,50 m

d) «Cyclone» ou dessableur-centrifugeur

— Alsthom - Sogreah :• Modèle TT 280 TDF.TST permettant de traiter

un débil de forage jusqu'à 50 m3/h.

160

Fiche technique n" 9

• Autres modèles pour débit > 50 m-'/h-

— Linatex :• Modèie SE 12 pour station de traitement à

débit maxi de 50 m3/h.• Autres modèles pouvant traiter jusqu'à

500 mYh.

Il est à noter que ces deux sociétés fabriquentun groupe d'épuration (ou unité de traitement)complet (débit maxi 50 m'/h) comprenant : tamisvibrant, bassin, pompe de reprise et cyclone.

3. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUESDES BOUES DE FORAGE

a) Mesure de densité

Fig. 9.9. — Mesure dela densité à la balanceBaroïd.

L'appareil utilisé est la balance « Baroïd " (fig. 9.9),véritable balance romaine comprenant une cou-pelle cylindrique dont le volume est constant et unfléau directement gradué en densité. Ayant remplila coupelle de boue, on équilibre le fléau en dépla-çant le curseur, d'où la lecture directe de ladensité.

b) Viscosité de la boue

L'entonnoir de Marsh (fig. 9.10) permet d'exprimerla viscosité par le temps nécessaire au remplissaged'un récipient de t-apacité donnée, soit 946 cm3

(1/4 de gallon US).

Cet entonnoir comporte un tamis de 2 mm {nu 10ASTM) à travers lequel on verse la boue jusqu'aurepère (environ 1,5 litre), l'ajutage, rigoureuse-ment calibré (6/32", soit environ 4,75 mm), étantprovisoirement obturé. On note le temps de rem-plissage du récipient sous-jacent. f.e nombre desecondes écoulées exprime la viscosité Marsh.

Fig. 9 10. — Mesure dela viscosité avecl'entonnoir Marsh.

c) Teneur en sable

Est appelé « sable » tout ce qui ne passe pas autamis de 80 microns (n" 200 ASTM). La teneur ensable s'exprime en volume par rapport au volumeglobal de l'échantillon de boue.

L'appareil classique de chantier est « l'élutrio-mètre » (burette à fond conique graduée). Onprélève par exemple 100 cm3 de boue que l'onpasse au tamis de 80 microns. On récupère lerefus que l'on place dans la burette et on lavepar un léger courant d'eau jusqu'à te que l'eaucontenue dans la burette devienne parfaitementclaire (fig. 9.11).

Le volume de sable resté au fond est mesuré encentimètres cubes par lecture directe, d'où lateneur en sable en pourcentage.

Attention. — Certaines burettes sont graduéesdirectement en pour cent. Il existe alors un traitrepère donnant le volume de boue à mettre dansJa burette.

Fig. 9 11. — Mesure dola teneur en sable sl 'elutriométre.

161

Fiche technique n" 9

d) Filtrat (eau libre) et épaisseur du cake

L'appareil uni verse Ilement utilisé est le « filtre-presse » Baroïd (fig. 9.12). Il se compose d'unréservoir à boue (a) installé sur un châssis ® ,d'un dispositif de filtration (c), d'un système pourcollecter et mesurer la quantité d'eau libre etd'une source de pression @). Une éprouvette gra-duée © récupère le filtrat.

L'essai se déroule durant 30 mn sous une pres-sion de CO; constante de 7 bars (100 psi).

L'eau Libre est donnée en centimètres cubes. C'estla quantité de filtrat récupéré au bout de 30 mn.L'essai peut être limité à 7,5 mn, auquel cas laquantité d'eau libre recueillie est considéréecumme étant la moitié de celle mesurée à 30 mn.

L'épaisseur du cake se mesure à l'aide d'un régletau millimètre près, après démontage de la cellule(fig. 9.13) et élimination du gel superficiel parlavage sous jet d'eau.

Flg. 9.12. — Filtre - presse Baroid.Mesure de l'eau libre.

Fig. 9.13 — Mesure de l'épaisseur du cake.

e) Mesure du pH

On trempe dans la boue à tester des papiers colo-rimétriques imprégnés de solutions chimiques. Oncompare alors la couleur prise par le papier àcelles d'une table de référence graduée enunités pH.

162

FICHE TECHNIQUE N° 10

Outils de forage pour pieux barrettes

Les méthodes de forage employées pour laconstruction de parois moulées ont permis dedépasser, dans le domaine des pieux forés, laforme circulaire. Elles utilisent généralement desbennes preneuses de forme rectangulaire ouoblongue et plus rarement des outils spéciaux telsque l'hydrofraise de la Société Solétanche.

Les bennes preneuses sont munies de deuxcoquilles formant poches dont les bords d'attaque,renforcés ou non, sont de forme rectangulaire ousemi-circulaire. Les coquilles sont munies de dentsinterchangeables (f ig. 10.1) ou taillées dans lamasse (fig. 10.2) mais disposées de telle façonqu'elles s'imbriquent entre elles lors de la ferme-ture de la benne (fig. I0.3).

On ménage parfois, latéralement, des trous d'esso-rage de façon à permettre à la boue de s'écoulerrapidement sans perte importante de déblais. Iiexiste une très grande variété de bennes tant dupoint de vue de leurs poids (1 à 17 t) que de leurscaractéristiques constructives.

Elles permettent d'exécuter des barrettes de0,30 m à 1,50 m de large et de 1,20 m à 3 m delongueur.

La classification des bennes présentée dans letableau p. 165 est effectuée selon le système deguidage plutôt que par leur système de fermeturecar cette classification correspond également auxtypes de machines pouvant être rencontrées surles chantiers.

Ftg 10.2 — Benne preneuse avec coquilles à dents lailléesdans (a masse

Fig. 10 1 — Berne preneuse avec coquilles[doc Galinet).

163

Fiche technique n° 10

Fig. 10.3. — Autre type de benne preneuse Remarquer l'imbri-cation des dents clés coquilles en position fermée

(doc Cailla).

1. LES BENNES SUSPENDUES A UN CABLE

La benne de forage est suspendue à la flèche d'unegrue à câble (fig. !0.4) ou d'une pelle hydraulique(fig. 10.5), comme dans la méthode tradit ionnellede battage, par l'intermédiaire d'un câble desuspension.

Fig. 10.5. — Benne suspendue à la flèche d'une pelle hydrau-lique (doc. Poclain)

De façon à assurer une excavation verticale touten évitant la tendance à descendre en hélice, lesbennes utilisées comportent toutes une jupe dedimensions correspondant sensiblement à cellesdes coquilles. Cette jupe, tout en ajoutant dupoids à la benne, assure ainsi son guidage ver-tical, d'où le nom parfois employé par certainsadeptes de « bennes autoguidées » (fig. 10.6).

Benne suspendue à la flèche d'une grue à câble(doc S IF-BACH Y)

Fig. 10.6. — Benne lestée autoguidée(doc SIF-BACHY).

164

Fiche technique n° 10

Type de benneet de machine

Bennes suspendues à un câble etutilisant comme engin une pellehydraulique ou une grue avecflèche.

Bennes Kelly glissant dans unguidage solidaire de l'engin porteur(pelle hydraulique ou grue à flèche).

Principe de fermeture

— fermeture par câble

— fermeture par vérins hydrauli-ques avec flexibles

— fermeture hydro-électrique.

— fermeture par câble

- fermeture par vérins hydrauli-ques

— fermeture hydro-électrique.

Benne hydraulique à un uu deux vérinsutilisant le « bâti long « adapté au balancier d'une pelle hydraulique.

Quelques marques

Bcrioto, Gallia, Domine-Bachy,Keller,Tranchesol, Solétanche,Intrafor-Cofor

Benoto, Gallia-Cella,Tranchesol, Soléianchc

Benoto, Gallia-Cella, Felhman

BSP, Gallia, Soil-Mec,Soléianche, Galinet

Gallia-Cella

Poe lain

Fig 10.7. -— Benne bicâble (doc. Galha)

Le type de fermeture des coquilles est le plussouvent à câble, d'où l'appellation de « bennesbicâbles ». Ce deuxième câble commande, parl'intermédiaire d'un mouflage interne à la benne(jusqu'à 6 brins), l 'ouverture et la fermeture descoquilles (fig. 10.7).

Le type de fermeture peut être également hydrau-lique, chaque poche étant mise en mouvementpar un vérin.

Lorsque l'alimentation s'effectue depuis la surfacepar des flexibles, il s'agit de benne monocâble-hydraidique (fig. 10,8).

Lorsque l'alimentation s'effectue par l'intermé-diaire de câbles électriques, la benne comportesous carter étanche une centrale hydraulique (mo-

Ficj 10.8. — Benne monocâble hydraulique (doc Benoto).

leur électrique + pompe). II s'agit dès lors debennes « hydro-électriques; » (fig. 10.9 a et b).

2. LES BENNES KELLY

De telles bennes sont fixées au bout d'un kellycoulissant dans une poutre-guide maintenue rigi-dement à la grue porteuse (ftg. 10.10").

165

Fiche technique n° 10

Flg. 10.9 a. — Exemple de benne hydro-électrique(doc. Benoto)

Flg 10.9 b. — Autre type de benne hydro-électrique(doc. Gallia).

Flg. 10 tO. — Benne kelly manœuvres par grue à câble

Les kellys sont tabulaires ou carres ou simple-ment réalisés au moyen de poutres à larges ailes.Après fermeture de la benne, le Kelly est remontépar un ou plusieurs câbles actionnés par un Ireuildispose sur la grue.

Les bennes kelly sont, comme les bennes suspen-dues, à fermeture à câble ou hydraulique, lescoquilles étant actionnées dans ce cas par un oudeux vérins. Dans le cas de bennes à « câble defermeture », celui-ci passe à l'intérieur du kellyalors que dans le cas de bennes hydrauliquesl'alimentation des vérins s'effectue par desconduites rigides fixées sur le kelly ou par desflexibles, auquel cas on utilise des enrouleurs.

Les figures 10.11 et 10.12 montrent d'une part letype d'enrouleurs employé et. d'autre pari,celui de la boucle flexible type « ascenseur » dontl'extrémité est fixée à mi-hauteur de la course dukelly.

Il est à noter que le guidage kelly est certaine-ment excellent sans être toutefois absolu, neserait-ce qu'en raison de la flexibilité de l'ensemble« gui de-kelly » et celle de l'engin porteur, commeon peut s'en rendre compte en regardant une tellemachine au travail. Les deux systèmes décritsprécédemment ont leurs partisans mais il est bonde savoir que des contrôles ont montré que leguidage, par l'un quelconque des procédés, pou-vait être bon ou mauvais selon la qualité desutilisateurs et les conditions plus ou moins diffi-ciles imposées par le terrain.

166

Fiche technique n° 10

Fig. 10.11. — Détail de l'enrouleur du flexible d'alimentationd'une benne hydraulique.

3. LES BENNES FIXEES SUR BATI LONG

Comme dans l'exécution des pieux cylindriques,la benne hydraulique est fixée au bout d'unerallonge rigide constituée de plusieurs elements.Cette rallonge est adaptée au balancier de lapelle comme dans le procédé développé parPoclain (fig. 10.13} et par Benoto (fig. 10.14). Leforage est effectué par mouvements combinés dubalancier, de la flèche et de la préflèche. La profon-deur actuelle maximale pouvant être atteinte pourla pelle GC 150 est de 16 m.

Fig. 10 12 — Benne kelly hydraulique avec montage typeascenseur du flexible d'alimentation (doc. Galmet).

Fig 10.13. — Benne hydraulique fixée à l'extrémitéd'un bâti long (doc. Poclain).

Fig. 10 H — Benne hydro-électrique montée sur rallonge Benotoen équipement forage.

167

Fiche technique n° 10

4. L'HYDROFRAISE

Cet outil, adapté à la traversée des terrains durs,constitue à lui seul une machine. Suspendu à unegrue, il comprend (fig. 10.15) deux moleltes àroues dentées actionnées par un moteur hydrau-lique protégé par un carter, lui-même surmontéd'une jupe de guidage. Les sédiments sontremontés selon le principe de la circulationinverse, par un groupe d'aspiration situé ensurface.

Cet outil existe en une seule dimension : 2,70X 0,65 m.

Fig 10 15 — Tète de l'hydrofrai?e(doc Saletanche).

168

FICHE TECHNIQUE N° 11

Machines de forageen circulation inverse

Contrairement à !a méthode de forage classique,les produits provenant de la perforation qui sontmélangés à la boue de forage sont ici évacués parl'intérieur du train de tiges. Ceci permet uneforte vitesse ascensionnelle provoquée soit parun groupe d'aspiration (procédé Salzgitter avecpompe centrifuge et générateur de vide) soitpar un « éjecteur-émulseur » situé au-dessus del'outil et alimenté en air comprimé par un com-presseur (procédé Honigmann).

1. CIRCULATION INVERSE PAR ASPIRATION(fig. 11.1)

Les machines décrites dans le tableau (page 171)emploient un groupe d'aspiration solidaire ou nonde la machine. II comprend :

a} Le générateur de vide

La pompe à vide a pour but essentiel, avant ledébut de la perforation ou après chaque rajout detige, d'aspirer tant l'air de la pompe centrifugeque celui du train de liges et d'assurer ainsi parla remontée de l'eau ou de la boue, la saturationdu circuit.

b) La pompe d'aspiration

II s'agit d'une pompe cenlrifuge à gros débit(240 m3/h pour un passage dans le train de tige0 15 cm, à près de 1 000 m3/h pour un 0 30 cm).Comme il est indispensable que le niveau d'eauou de boue soit maintenu constamment au niveaudu sol ou du tube supportant la table de rotation,une alimentation suffisante en eau ou en boueest nécessaire.

Récipient d'eau derefroidissement

Flexible 3 vicie

Tele d'inject ion

Tige de rotation

Flexible d'aspiration

TabJe de rotation

Tubage -

Flg. 11.1. — Schéma de principe du procédé decirculation inverse par aspiration [doc. Salzgitler).

169

Fiche technique n° 11

Tête d'injectiond'air —Tige de rotalion àpassage d'air —

Flexible d'air

Table de rotation

Compresseur

Tube de bu se-

Outil de forag

H = Hauteur de lavage(niveau de l'eau - tête d'injection)

E = Profondeur d'immersion(niveau de l'eau - sortie de l'aircomprimé)

0 : Tube de buse

Flexible de coulage. -Niveau d'eau

de rinçage (normal!

F mes de forage

Récipient de l'eaude rinçageFosse d'entrée d'eau

Entrée de l'air

Niveau d'eau derinçage

Fig. 11.2. — Schéma de principe du procédé decirculation inverse par injection d'air comprimé(doc. Saljgitter).

La boue de forage et les produits refoulés sontdéversés dans des bassins de façon à pouvoirtamiser les cuttings, la boue pouvant revenir auforage par gravité ou pompage.

2. CIRCULATION INVERSE(PROCEDE HONIGMANN) (fig. 11.2)

L'installation de forage est transformée de façonà pouvoir utiliser l'air comprimé en bas de tige,et au-dessus de l'outil, selon le principe d'unepompe Mammouth (éjecteur-émulseur). afind'assurer la remontée des « cuttings ».

Les caractéristiques du compresseur en ce quiconcerne le débit d'air dépendent du diamètre depassage des cuttings. Le débit doit correspondresensiblement à une vitesse théorique de 5 m/senviron (6 à 10 ra3/mn pour un 0 20 cm). Lapression du compresseur doit être au minimumde 6 bars, correspondant à une profondeur maxi-male d'immersion de 50 m environ. Cette profon-deur E, correspond à la pression du compresseurmoins une atmosphère, mais on peut atteindredes profondeurs nettement plus importantes àcondition de placer des arrivées d'air à différentsniveaux sur le train de tiges et distantes entre

elles de -. Ceoendant, la nrofondeur maximale

de [orage dépend de l'ouverture nominale destiges : elle est de 400 m pour un diamètre de 15 cmet de près de 750 m pour un diamètre de 30 cm, cequi montre que pratiquement cette méthode n'apas de limite quant à la remontée des « callings ».

Flg. 11.3. — Machine Salzgltter SW 200 (forage paraspiration 0 700 [doc. Salzgitter).

170

TABLEAU INDICATIF DES MACHINES DE FORAGE EN CIRCULATION INVERSE

Désignationdu fabricant

SALZGITTER52, rue de Londres75008 ParisTél. : 292 26 97

SOLËTANCHEENTREPRISE7, rue de LogelbachBP 30975822 Paris Cedex 17Tél. : 227 65 73

622 25 00

CALWELDSmith International(Galinet, Paris)

Modèlede machine

RC6

c icf l H

RC8

S 200 H

jUO ri

CIS(circulation

inverseSolétanche)

Hydrofond

Poids

(kg)

12200

table derotation

1920groupe

complet3300

14000

table derotation

2900groupecomplet

selon typede table

2 900 0 8006 500 0 1 200

groupecomplet

7800

14000(battage)

20000(battage +rotation)

?

Puissancedu moteur

diesel DeutzF4L514,

60 CVà 1 800 tr/mn

diesel DeutzF6L912,

68 CVà 1 800 tr/mn

diesel DeutzF6L514,

86 CVà 1 800 tr/mn

diesel DeutzF8L413,

140 CVà 1 800 tr/mn

160 CV

210 CV

6 moteurshydrauliquesimmergeables

répartis enétoile

entraînés pargroupe

hydrauliquede 380 CV

Couplemaxi, à

la table derotation(kgm)

1000

1 100(table de300 mm)

1800(table de800 mm)

1700(table de800 mm)

3600(table de800 mm)

16000(table de

1 200 mm)

10000

Vitessede

rotation

(tr/mn)

0 à 40

0 à 23

24

0 à 22

Pompedébitmaxi.

(1/mn)

4000

H refou-lement

Hr 14,50 mH aspi-ration

Ha 8,50 m

8000

Hrl3mHa 8,50 m

16000

8000

7000

Dia-mètre

passagedes

déblais

15 cm(6")

20 cm(8")

30 cm(12")

20 cm(8")

20 cm(8")

Renseignements non communiqués

Dia-mètre

duforage

(m)

0,40à 1,50

0,60à 2,50

0,60à 2,50

0,60à 1,50

1,30à 3,00

jusqu'à2,10

Profon-deurmaxi.

deforage

(m)

200

300

300à 500

pratique-ment

pas delimite

250

250

Observations

Les machines BB 6, BB 8,BB10(cf. FTn° 7) peu-vent également faire de lacirculation inverse.

En équipement avecéjecteur-émulseur, lapompe est remplacée parun compresseur de5 m'/mn (0 15 cm) à= 20 mYmn (0 30 cm).

Cette machine exécuteégalement des pieuxbarrettes ou des paroismoulées.

Machine existant en deuxversions : T (travaux àterre), M (travaux en sitemaritime). L'effort surl'outil grâce au lest peutatteindre 80 t.

Fiche technique n° 11

Fig 11.4. — Installation de forage à circulationinverse type RC Salzgitler (doc. Salzgitter)

'

Flg. 11.6. — Machine CIS 60 R de forage en circula-tion inverse (doc. Solétanche).

Fig. 11.5. — Installation Solétanche de forage parcirculation Inverse (C!Sj (doc. So/étanche).

Fig. 11.7. — Schéma deprincipe du procédé deforage Hydrofond(doc. Solétanche).

Pompe d'évacu-Hdes cutiit«jî

Réducteurhydraulique

Plateau à molelte

172

Fiche technique n° 11

Fig. 11,8. — Installation de forage Hydrofond(doc. Solétanche).

3. CARACTERISTIQUES DES MACHINES

Le tableau (page 171) récapitule les principalescaractéristiques des machines à circulation inverseutilisées en France. Alors que les machinesSalzgitter (fig. 11.3 et 11.4) travaillent en rotation,seule la machine CIS de Solélanche peut (fig. 11.5et 11.6) combiner le battage et la rotation pourtraverser des formations particulièrement résis-tantes,

L'Hydrofond (fig. 11.7 et 11.8) constitue unemachine particulièrement puissante et originalepuisqu'elle présente la particularité de descendredans le forage au fur et à mesure de la perfo-ration. Cette machine, développée par la SociétéSolétanche, comporte directement au-dessus del'outil :— six moteurs hydrauliques répartis en étoileautour d'un arbre creux de 8" (20 cm) par lequels'effectue l'aspiration des déblais ;— un réducteur hydraulique également immergéfournissant un couple de 10000 kgm avec unevitesse de rotation réglable de 0 à 22 tr/mn ;— une pompe immergée électrique ;— un ensemble superposé de masses-tiges (lesten fonte) conduisant à un etfort sur l'outil de50 t pouvant être porté à 80 t ;— dans la version « Marine », l'appareil estsuspendu à des câbles et alimenté par flexibles.Le couple est repris par des patins qui se blo-quent sur les parois du tubage métallique ;— dans la version « Terre », le couple est ramenéen tête du forage par un train de barres carrées,calé sur le bâti disposé en surface.— Les diamètres usuels de forage sont les sui-vants : 1,30 m - 1,50 m - 1,80 m - 2,10 m - 2,40 m -2,75 m - 3 m.

173

Les émulseurs

Ces appareils sont utilisés principalement :— Pour réaliser la vidange ou l'extraction desmatériaux meubles (vase, sables et galets)contenus dans des enceintes en palplanches for-mant batardeaux ou dans des tubes de travailbattus ou vibrofoncés pour pieux.— Dans les forages d'eau après mise en placed'une crépine. Il s'agit alors d'éliminer les fineset donc de nettoyer la paroi d'un forage afind'obtenir un débit d'eau maximal sans risque decolmatage.— Dans les tubes d'auscultation des pieux dontla base a été préalablement carottée ou perforée,soit pour améliorer la clarté de l'eau avant pas-sage de la caméra de télévision, soit pour nettoyerune poche de sédiments ou de boue avant injec-tion de la cavité.

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT(% 12.1)

L'insufflation d'air comprimé, à environ 30 cmau-dessus de la base d'un tube vertical remplid'un liquide, produit un dégagement de bulles quis'élèvent et se dilatent au fur et à mesure quedécroît la pression. Le mélange (eau + sédiment+ air) ainsi émulsionné, qui présente une densitéplus faible que celui du liquide ambiant, est sou-mis à une force ascensionnelle et subit un mouve-ment accéléré provoquant à la base du tubage unevéritable aspiration du liquide chargé de sédi-ments.

C'est sur ce principe que fonctionnent les pompes« Mammouth », construites pour élever des eauxboueuses chargées de sables et graviers. Ce pro-cédé d'utilisation de l'air lift est égalementemployé dans la méthode de forage dite par circu-lation inverse (cf. FT n° 11, procédé Honigmann).

Dans la pratique, l'appareil est de constructionsimple. Il est composé d'une colonne métalliquede diamètre compris entre 150 et 300 mm, au basde laquelle arrivent une ou plusieurs conduitesd'air comprimé de diamètre 20 à 60 mm. Ce tubageest suspendu à la flèche d'une grue, le côtédélicat de l'opération consistant à maintenir labase du tube de 10 à 20 cm au-dessus des maté-riaux à extraire, ce qui n'est pas sans poser de pro-blèmes lorsqu'on procède à l'élimination desdéblais contenus dans un tube battu ou vibro-foncé par exemple.

À°

o o

o0 o

Air comprimé

FFig. 12.1. — Principe de fonctionnement de l'émulseur.

2. CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT

Les conditions relatives au bon fonctionnementde l'appareil concernent :— les caractéristiques géométriques de l'émulseur,— les pressions d'amorçage et de service,— les quantités d'air à insuffler.

a) Caractéristiques géométriques

On appelle coefficient de submergence, le rapportentre la hauteur immergée h; et la hauteur totale h(fig. 12.2).

174

Fiche technique n° 12

Fig. 12.2. — Schéma montrant les caractéristiquesgéométriques de i'émulseur.

Dans la pratique, on considère que le coefficientde submergence doit être compris entre 0,5 et0,66 (0,5 pour un émulseur de hauteur totale 50 met 0,66 pour une hauteur h d'environ 10 m).

Le diamètre D doit être choisi en fonction dudébit que l'on désire obtenir ; il est donc en rap-port avec le volume d'air à injecter (voir § c).

b) Pression d'amorçage et pression de service

L'air injecté par le compresseur doit être enmesure de chasser la colonne d'eau dont la hau-teur initiale correspond à la hauteur immergéeau repos. La pression d'amorçage est donc légè-rement supérieure à celle de cette colonne d'eau.

Dans le cas d'un pompage continu, il s'ensuitune baisse du niveau de la nappe sur une hauteurfonction du débit pompé. La pression de serviceest alors plus faible et elle correspond à la hau-teur de l'eau dans le forage après rabattement.

c) Quantité d'air à injecter

Le volume d'air à injecter est de l'ordre de deuxà trois fois celui de l'eau à pomper. Il faut égale-ment un débit d'air suffisant pour provoquer lamise en emulsion et la remontée du fluide. Parcontre, si le débit est trop important, il y a risquede formation de chapelets de bulles, voire de jetsqui provoquent une rupture de l'émulsion et unarrêt du pompage.

Il est également à noter que l'eau évacuée con-tient au maximum 10 à 20 °/o de sables et graviersen volume.

3. UTILISATION DE L'EMULSEURDANS LA TECHNIQUE DES PIEUX FORES

L'émulseur trouve son utilisation [2] :

a) En cours de forage

L'exécution de pieux à tubes battus ou vibro-foncés peut être entreprise à l'aide d'un émulseur,dont le rôle est alors de vider rapidement lesmatériaux contenus à l'intérieur du tubage. Cetteméthode permet de poursuivre la mise en œuvredu tube de travail lorsqu'on obtient un refusprématuré du battage dans une formation grave-leuse compacte ou de grande importance parexemple.

b) En fin de forage pour l'opération de curage

L'émulseur fait ici office de pompe pour le recy-clage de la boue. Comme précédemment, il est àremarquer qu'il nécessite non seulement unealimentation en air suffisante mais également eneau ou en boue bentonitique de façon à maintenirle niveau pratiquement constant dans le forage.

Cette technique, qui a l'avantage de la simplicité,permet d'atteindre des profondeurs importantes.Le faible encombrement de l'appareil et sa formetubulaire (celle du tube plongeur) font qu'il estbien adapté au curage du fond de forage, mêmeaprès mise en place de la cage d'armatures.

A partir des indications formulées ci-dessus, ence qui concerne tant le rapport entre les débitsd'eau et d'air que le pourcentage de matériauxremontés, un abaque a été établi en fonction dudiamètre de I'émulseur pour des vitesses ascen-sionnelles comprises entre 4 m/s et 6 m/s. Comptetenu de la complexité de l'étude du phénomènehydrodynamique (écoulement multiphasique eauplus air plus solides, de débit Q) et du peu demesures expérimentales réellement effectuées,l'abaque de la figure 12.3 donne de façon approxi-mative des indications sur le débit d'air du com-presseur et sur le débit d'eau nécessaires aufonctionnement de l'appareil.

25 50 100 150 200i i i

500 1 000i

2000^

Débit d'eau en m /heure

Debit d air mini(2/3 Q) V=4m/s

Débit d air maxi(3/4 Q) V=6 m/s

3 4 5 6 7 1 0 20 30 40

Fig. 12.3.

70 100

175

Fiche technique n° 12

c) Pour le nettoyage du contact béton-sol

L'appareil est alors de diamètre inférieur à celuides émulseurs courants. Il doit en effet êtredescendu dans les tubes d'auscultation dont lepieu est doté.

Sa conception (fig. 12.4) est également légèrementdifférente, puisque le tube d'arrivée d'air et letube d'aspiration d'eau sont concentriques, etqu'ils peuvent être désolidarisés de manière àrégler la hauteur d'arrivée d'air.

On procède en général en deux phases :— mise en emulsion des sédiments, le tubed'arrivée d'air étant descendu 25 à 30 cm au-dessous de la base du tube d'eau ;— aspiration, le tube d'air ayant repris sa posi-tion initiale, 30 cm au-dessus de la base du tubed'eau.

Si le débit d'eau injecté en tête est insuffisant,il faut fermer le robinet d'air et attendre que leniveau d'eau soit remonté avant de reprendre lepompage.

Le tube d'air seul peut également être employépour le nettoyage des tubes de réservation dediamètre 50/60 mm, nécessaire à l'auscultation entransparence, mais l'opération consiste alors enplusieurs phases de soufflages et remplissagessuccessifs.

En conclusion, l'appareil décrit doit permettre :— de nettoyer les tubes de réservation de tousdiamètres obstrués par de la boue ou des débrisdivers, pour libérer le passage des sondes d'auscul-tation en transparence ;— de nettoyer les tubes de réservation de dia-mètre 102/114 mm ainsi que les carottages de lapointe du pieu pour améliorer la clarté de l'eauet ainsi la vision à la caméra ;— de nettoyer, après perforation ou par les tubesd'auscultation, les défauts décelés dans les pieux,en vue de leur injection.

Manomètre

Air comprimé

Presse étoupe

jf^/XSW®,::I"

Tube 0102/114 N^L

IF

Fig. 12.4. — Schéma de l'émulseur utilisé pour nettoyerle contact béton-sol d'un pieu.

176

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

OUVRAGES

[1] LPC-SETRA, Dossier-pilote FOND 72 : Fondationscourantes d'ouvrages d'art.• Reconnaissance des sols.• Conception des fondations.• Calcul des fondations.

[2] BRU et BRUN, Problèmes liés à l'exécution des diverstypes de pieux forés, rapport du Laboratoire régio-nal des Ponts et Chaussées de Bordeaux, 1973.

[3] SETRA-DOA B., Guide général des ouvrages d'art,GMO niveau II, chapitre 8.

[4] Ministère de l'Equipement, Cahier des prescriptionscommunes, fasc. 68 : Exécution des travaux de fonda-tions d'ouvrages.

[5] Ministère de l'Equipement, Cahier des prescriptionsspéciales type, article 3.09 : Pieux exécutés en place,édition de 1969, mise à jour avril 1974.

[6] CSTB, Travaux de fondations profondes pour lebâtiment :• Cahiers des charges DTU n" 13.2.• Cahier des prescriptions communes, fasc. 13.2 (pour

les marchés publics).• Cahier des clauses spéciales, DTU n" 13.2 (pour les

marchés privés).• Mémento pour l'établissement des documents parti-

culiers d'un marché.

[7] LCPC-ENPC, Fondations sur pieux (document éla-boré à l'occasion d'une session de perfectionnement àSaint-Quay-Portrieux ; le chapitre 6 présente les diffé-rents types de pieux).

[8] CAMBEFORT, Forages et sondages, Eyrolles, 1966(5« éd.).

[9] CAMBEFORT, Reconnaissance des sols et fondationsspéciales, Eyrolles, 1966 (3e éd.).

[10] CAMBEFORT, Géotechnique de l'Ingénieur, Eyrolles,1970.Le chapitre II traite notamment des pieux forés dansle cadre des fondations profondes sur le plan descrip-tion, choix et problèmes d'exécution.

[11] SCHNEEBELI, Les parois moulées dans le sol. Tech-niques de réalisation, méthodes de calcul, Eyrolles,1971.Un certain nombre de problèmes d'exécution despieux forés sont communs aux parois moulées (voirsurtout la première partie).

[12] GALABRU, Traité de procédés généraux de construc-tion, tome III. Les fondations et les souterrains,Eyrolles, 1963.Le chapitre IV traite des pieux en béton moulé dansle sol et décrit différents procédés.

[13] HAMMOND, Modem Foundation methods, Mac Laren,Londres, 1967.

REVUES PERIODIQUES

—• Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts etChaussées

[14] VENEC et MENOU, Contrôle de la continuité despieux par une méthode d'auscultation dynamique,mars-avril 1970, n° 44, pp. 103-112.

[15] COLLIEZ, Péripéties d'un chantier de fondation dedeux ouvrages, janvier-février 1971, n° 50, pp. 133-148.

[16] BRU et BRUN, Utilisation d'une gaine extensibletype Bidim pour pieux forés, juin-juillet 1971, n° 53,pp. 34-40.

[17] ROBERT et BRU, Le gainage de pieux forés, août-septembre 1971, n° 54, pp. 117-118.

[18] JEZEQUEL, LEMEE, GUEGAN et LIBERGE, Appa-reillage amovible pour la mesure des relationscontraintes-déplacements dans les pieux, janvier-février 1972, n» 57, pp. 59-62.

[19] GABILLY, Contrôle des pieux et parois moulées parmesures gammamétriques, mars-avril 1972, n° 58,pp. 22-25.

[20] LAFUENTE et GLUAIS, Le délavage du béton depieux moulés dans le sol, novembre-décembre 1972,n" 62, pp. 18-21.

[21] COMBARIEU, La surconsommation de béton dansles pieux forés, juillet-août 1973, n° 66, pp. 27-30.

[22] ROBERT, Exemple d'utilisation des méthodesd'auscultation de pieux, janvier-février 1974, n° 69,pp. 14-17.

[23] COMBARIEU, Effet d'accrochage et méthode d'éva-luation du frottement négatif, mai-juin 1974, n° 71,pp. 93-107.

[24] BAGUELIN, BUSTAMANTE et JARDIN, Essai dechargement de pieux forés dans la craie altérée,septembre-octobre 1974, n" 73, pp. 113-128.

[25] CARRACILLI, Auscultation dynamique des pieux partransparence, juillet-août 1974, n" 72, pp. 119-124.

[26] BRU Problèmes d'exécution des pieux forés, mai-juin 1975, n" 77, pp. 117-128.

[27] FRITSCH, Auscultation des pieux et des paroismoulées en béton, juillet-août 1975, n° 78, pp. 65-69.

[28] COMBARIEU, Essais de chargement de pieux forésdans un limon argileux, novembre-décembre 1975,n" 80, pp. 119-132.

[29] BRU, Utilisation d'un émulseur pour le nettoyage dela pointe de pieux forés présentant un mauvaiscontact rocher-béton, novembre-décembre 1976, n° 86,pp. 152-154.

— Chantiers de France

[30] Le viaduc de la montagne Saint-Génies, septembre1971, n° 43, pp. 37-38.

[31] Les fondations spéciales, juillet-août 1975, n° 82 ;décembre 1976, n" 96.

— Construction

[32] BODY, Emploi de la vibration pour les pieux moulés,octobre 1968, n» 10, pp. 374-377.

[33] CAZENOVE, Pieux et parois forés à la boue, juillet-août 1969, n" 7-8, pp. 231-236.

[34] CHAPPERT, Les ouvrages d'art de la voie littoraleCarnon-La Grande-Motte, contrôle des puits et pieuxforés, mars 1969, n" 3, pp. 86-88.

[35] FONTENAIST et TURILLON, L'autoroute A-86 àColombes et Gennevilliers (Hauts-de-Seine) (notam-ment exécution de pieux forés), mai 1969, n° 5, p. 156.

[36] HEMEDY, Déviation de la R.N. 5 à Champagnole(notamment exécution de pieux et parois forés),novembre 1973, n" 11, p. 314.

[37] DONEDDU, La paroi moulée dans le sol, une tech-nique en pleine évolution, juin 1976, n" 6, pp. 289-292.

— Travaux

[38] Les parois moulées dans le sol, première partie :novembre 1970, n° 428 ; deuxième partie : janvier 1971,n" 430.

[39] FERNE et HEBERT, Boulevard périphérique, tra-versée du bois de Vincennes, février 1971, n° 431,pp. 45-52.

[40] DERAMPE, Evolution des fondations, novembre 1971,n° 440, p. 31.

[41] DUMAINE, Parois moulées dans le sol et barrettepour le nouveau pont de Bristol, novembre 1973,n° 464, pp. 60-61.

177

[42] THOMA, Comportement des pieux de fondation,analyse d'observations, janvier 1974, n" 466, pp. 29-48.

[43] WAHL, Ponçage et extraction par vibration, avril 1974n° 469, pp. 51-53.

[44] DUVOY et COLOBRAQO, Le Pont Chaco Corrientessur le Rio Parama en République Argentine, août-septembre 1975, n° 485-486, pp. 47-54.

[45] SEGUY, Evolution des matériels de forage en géniecivil, décembre 1975, n° 489, pp. 68-72.

— Annales de l'ITBTP

[46] BOUVIER, Etude et perfectionnement d'une tech-nique du bétonnage, février 1960, n" 146.

[47] PAQUET, Etude vibratoire des pieux en béton.Réponse harmonique et impulsionnelle. Applicationau contrôle des pieux, mai 1968, n° 245, pp. 787-803.

[48] PAQUET, Contrôle des pieux par carottage sonique,octobre 1969, n" 262.

[49] LOGEAIS, Les chroniques du bureau Sécuritas etde la Socotec. Pathologies des fondations, avril 1971n» 280.

[50] CARON, Un nouveau style de perforation : la boucautodurcissable, novembre 1973, n" 311.

[51] CABAIX, BUSTAMANTE et GOUVENOT, Essais depieux scellés par injection sous pression, septembre1975, n° 331.

[52] PAQUET et BRIARD, Contrôle non destructif despieux en béton (carottage sonique et méthode del'impédance mécanique), mars 1976, n° 337.

— Expomat actualités

[53] Confection de pieux moules in situ. Vibrof'onçage depieux à 48 m de profondeur, septembre-octobre 1968n° 11, pp. 63-65 et pp. 127-131.

[54] CALES, FENOUX et BERTHET, Journées nationalesd'études sur la pratique des fondations (Aix-les-Bains,18-19 avril 1969), mai-juin 1969, n° 15.• Les fondations à travers les âges, pp. 73-81.• Technologie des fondations profondes, pp. 139-147.• Pieux forés et moulés par vibration, pp. 148-150.

— Travaux de recherche des Laboratoires des Ponts etChaussées

[55] MARCHAL, Etude bibliographique « parois mouléesdans le sol », Laboratoire régional des Ponts etChaussées de Lyon, 1969.

[56] GABILLY et PITHON, Auscultation de quatre pieuxexpérimentaux par mesures gammamétriques, Labo-ratoire régional des Ponts et Chaussées d'Angers, 1970.

[57] CHAMPION, MENOU et VENEC, Auscultation dyna-mique de pieux en place par la méthode d'écho,Laboratoire régional des Ponts et Chaussées de Blois,1970.

[58] BRU, Exécution de divers types de pieux forés, Labo-ratoire régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux,1970.

[59] Les sections « béton » des LPC, les bétons spéciauxcoulés dans le sol pour pieux, puits, colonnes, cais-sons et parois. Synthèse-Recommandations, Labora-toire des Ponts et Chaussées, 1970.

[60] BRU, Autoroute nord de Bordeaux A-62, « Viaducsd'accès rive droite et rive gauche au pont sur laDordogne et viaduc de la falaise de Cubzac ». Exécu-tion des pieux vibroforés, Laboratoire régional desPonts et Chaussées de Bordeaux, 1968.

COMPTES RENDUS DE CONGRES DE MECANIQUEDES SOLS ET DES TRAVAUX DE FONDATION

— V Congrès international (Paris, 1961)

[61] CHADEISSON, Influence du mode de perforationsur le comportement des pieux forés et moulés dansle sol, pp. 27-31.

[62] LUGA, BOROBKOV, TEM et TROFIMENKOV(URSS), Pieux à base élargie, vol. II 3 B/13, pp. 85-89.

— VI" Congrès international (Montréal, 1965)

[63] WHITAKER et COOKE (GB), Pieux forés à baseélargie dans l'argile de Londres, vol. II 4/25, pp. 342-346.

— VIII' Congrès international (Moscou, 1973)

[64] BOLOGNES et MORETTO (Argentine), Chargementpréliminaire des pieux caissons forés en milieux sa-bleux par injection en plusieurs phases, vol. 2.1 - 3/4,pp. 19-25.

[65] DIAMANTI (Italie), Nouvelle technique pour l'exécu-tion des pieux de grand diamètre, vol. 2.1. - 3/12,pp. 75-81.

[66] COLOMBEK (Brésil), Fondations profondes pour unpont brésilien, vol. 2.1 - 3/41, pp. 105-108.

[67] REESE, O'NEILL et TOUMA (USA), Pieux forésinstallés par déplacement de la boue de forage, vol.2.1. - 3/32, pp. 203-209.

[68] WALKER et DARVALL (Australie), Frottement néga-tif sur pieux avec et sans revêtement, vol. 2.1. - 3/41,pp. 257-262.

[69] ZEEVAERT (Mexique), Fondations profondes y com-pris fondations (projets et procédés récents de tra-vaux), vol. 3, session 3, pp. 95-110.

DIVERS

[70] TALBOT et TRUEBLOOD, Recommandations fordesign, manufacture, and installation of concretepiles, ACI/Journal, août 1973.

[71] BAGUELIN, JEZEQUEL et MARCHAL, Les fonda-tions profondes, documentation technique pour l'éta-blissement de projets et le contrôle de réalisationde fondations profondes, Laboratoire central desPonts et Chaussées (GEESFOP), 1970.

[72] LCPC-SETRA, Utilisation des pompes pour le trans-port du béton, Note d'information technique, mai1973.

[73] ADAM, Guide pratique pour l'emploi des ciments,collection UTI-ITBTP, Eyrolles 1976.

178

ANNEXE A - Fiche d'exécution du pieu foré

ANNEXE B - Procès-verbal de bétonnage du pieu

Des contre-calques de ces annexes peuvent être fournis à tout lecteur

qui en fera la demande écrite auprès du SETRA (Bureau des ventes) ou du LCPC

(Service des publications).

Ils sont également disponibles dans les laboratoires régionaux des Ponts

et Chaussées ou auprès des divisions « Ouvrages d'art » des centres d'études

techniques de /'équipement (CETE).

179

ANNEXE A

Maître d'ouvrage

Maître d'oeuvre

Arrondissement

Subdivision

Projet

Ouvrage

Appui

Marché n°

Entreprise générale

Entreprise fondations

Responsable chantier

Bureau d'études des sols

Bureau d'étude technique

Bureau de contrôle

F I C H E D ' E X É C U T I O N D U P I E U F O R É N°

PLAN DE PILOTAGE N°

D I A M E T R E THÉORIQUE (ou dimension barrette)

Commencé le

INCLINAISON THÉORIQUE :

h Achevé le à h

COTE DU SOL LORS DU FORAGE

Cote plate-forme de forage

Cote fond de foragePREVUERÉELLE

Longueur totale de forage

Cote sommet tubage ou virole

Cote base tubage ou virole

Longueur tubage ou virole

Date Heure Prof. NATUREDES TERRAINS

m NG

m NG

m NGFm NGF

m

m NG

m NGf

m

Type

Type et principales caractéristiquesdes machines de forage et de levage

Conditions d'accès

OUTIL

Diamètre PoidsHauteurchute

OBSERVATIONS - (incidents, ébou-lements, cavités, venues d'eau, perte deboue, recyclages de la boue, etc.

CAUSES ET CONSÉQUENCES DES ÉBOULEMENTS EN COURS DE FORAGE

ORIGINE ET DURÉE DES IMMOBILISATIONS (pannes, intempéries, etc.)

VérificationsVerticalité ou inclinaison

Moyen de contrôle Résultats

Diamètre

Moyen de contrôle Résultats

Le.

Le

Le. à.

Nettoyage dufond de forage Moyens utilisés

Résultats

Cote fond forage Hauteur sédiments

Le

Le

Le

Niveau de l'eau dans le forage avant bétonnage m NGF Le.

Tube de travail récupérable :

Diamètre extérieur :

Épaisseur :

Poids au m :

Longueurs élémentaires :

Type de raccord :

Moyen d'extraction :

Boue de forage

Composition

Bentonite

Adjuvants

Marque Type Dosage

Provenance de l'eau

UNIT

Crible vibrant

Mnrlple •

Maillfis de :

É DE

TypeNom

UNITÉ DE

Stockage bentonite

Malaxag

Bacsà boue

TRAITEMENT OU DE REGÉNÉRA"

Cyclonesa •

hre :

"10

TD

/ pulvérisâtese / agitateur d

^ pompe cen

( type

FABRICATION

en sacs Oen silo Q7I

r « Mud Hopper » Llîfloculeur L~]trifuge D

| capacité^ unitaire

N

Pompe de surface ou de reprise

ypp :ébit :

CONTROLE DES CARACTÉRISTIQUES

Date et heure de prélèvement

Mesure

Densité

Viscosité

Teneur ensable

Cake ^^^.^^^^Filtrat

pH

Appareillage

le __à h

à lafabrication

le à

En c

à

h

ou

m

le à h le à

rs d'exécution à différen

à m a

_ h

ts r

m

le à h

iveaux

p m

le à h 1 le à hEn fond

avantrecyclage

de forageavant

bétonnage

B - Gainage - Chemisage Réf. au plan n°

Cote supérieure :

Cote inférieure :

m NGF

m NGF

Diamètre extérieur :

Épaisseur :

Mise en place \ avant n

l avec D

m

m m

armatures

Nature de la gaineou de la chemise

Type et mode derpyptpmpnt pvpnttipl '

1 nngnpiirç ( x m RanrnrHs :élémentairp"; ( x m

Système dp harHagp •

Observations - Stockage - Difficultés de mise en place :

C - Armatures Réf. au plan n°_

Cote supérieure : m NGF

Cote inférieure : m NGF

Longueur totale : m

.Diamètre extérieur : m

Base de ( n sans panierlaçage ( rj aunr l<p int m)P ( suspendue en tête Q

( posée en fond de forage n

Observations — Difficultés de mise en place :

Mode de consolidation des cerces i par soudure naux barres longitudinales ( mixte D

Mode de fixation des éléments ( par soudure nde cage entre eux 1 mixte""1"6"0 n| nngnpiirs ( x m l nngiipnr r i es (élémentaires ( x m rpfniiurpmpnt<: >

r- -_i _j < TypfGuides de centraqe <( Nombre : tnus IPS m

CnnHitinns HP stockage :

Système HP barriagp

D - Réservations pour auscultations

Nombre Diamètre

50/60

102/114

Cote sup.m NGF

Cote inf.m NGF

Longueur totalem Types de bouchons

Mode de fixationaux armatures

E - Béton nage Commencé le. à h Achevé le à h

Provenancedu béton

Formule régionale D

Formule spéciale D

Centrale chantier D

Centrale B.P.E. D— nnm •

- cat. :

Approvisionnementcamions malaxeurs

1er m3 \2e m3 s^it3e m3 | volume4e m3 total5e m3 i livré6e m3 vt - m3

7e m3 /

Constituantsdu béton

Ciment

Granulats

Eau

Adjuvants

Catégorie Classe

Techniques de mise en œuvre

Tube plongeur

sans manchons n

avec manchons D

Benne à clapet

0 ext. : mm rh int • mm

cote sommet (cote baselongueur sous

hasp trémip) • m NHp

: m NGF

trémie : m

Modèle Capacité m3

Origine Dosage

Type de bouchon d'amorçage

(ipnrtP HP

à pistons n ,à galets n

depuis malaxeur Dermédiaire Dm3

mpe n

phit m3 /h

Contrôle de mise en œuvre :

Cote maxi bétonnage :

Hauteur de béton frais purgé :

Cote sommet pieu avant recepage :

Longueur pieu avant recepage :

Vol. théor. correspondant : Vt == m2 /m x m =

Vol. excédentaire dans dernier camion : Ve

m NGF

m

m NGF

m

m3

rr

Vol. consommé par débordement et purgé : Vp =

Consommation réelle totale (y compris Vp) : V = V( — Ve =

Vol. réel pieu avant recépage : Vr V VP

vs = vr - vtSurconsommation sojt V — V

Prof,m

3

m3

m3

)-

m

3

COURBE DE BETONNAGE

Vol./m3

Hauteur de recepage rn — Cote d'araséï m NGF

F - Schéma d'implantation du pieu terminé par rapport àl'implantation théorique(reporter et repérer la position des réservations)

CONTRÔLE DE QUALITÉ DU BÉTONCamion

malaxeurou gâchée

n°

Rajout ^uf cône N° éProuvettes

*'™* d'AcmmS comP' flexion

OBSERVATIONS : Climatologie, fonctionne-ment centrale, irrégularités d'approvisionnement(attentes béton), incidents éventuels (désarmor-çage du tube plongeur, remontée ou descentedes armatures, difficultés d'extraction du tubede travail, éboulements, etc.

Longueur pieu

Cote définitiv

fini : m

= tprrain : m NfnF

Fiche totale du nieu : m

Hauteur libre : m

LE SURVEILLANT

N.B. — Pour toutes les opérations, les prises de vues photo-graphiques sont recommandées, notamment lors d'incidentsou de difficultés.

Contrôle du pieu fini

Méthoded'auscultation

par échod'impulsions

soniquessonique

entransparence

gammamétriqueen

transparence

Date Organisme N° rapport

DÉFAUTS CONSTATÉS

Position

Visualisationpar

caméraT.V.

Date

Nature présumée

Organisme N° rapport

Carottage

Date

Carotteuse : Marque

Carottier { J^

Type couronne

Prof.

-

CoteLég.

•

Organisme

Type .

Long.:0 int. :

N° rapport

Description%

carot.

Effort Vit.outil

kgrot.

tr/mn

Vit.

avanc.:m/mn

Réparations par injections

Essai préalable de circulation d'eau

Nombreet type

deconduits

d'injection

Desaturation

(events)

Tube

s de

rése

rvat

ion

Fora

ges

deco

ntr

ôle

«</. «<D 2-cn CT(D 4_

0 'Ô"-'S.

CO

Malaxeur

TypeVolume :Vitpççp

Pression : k Pa

Debit •

Obturateurs

Type

TypeDébitPrés. max.

Niveaux

'ompe

OBSERVATIONS - DIFFICULTÉS RENCONTRÉES :

l/mn

Contrôles

Type

V)

30o

Inje

ctio

n

Composition

Ciment

Sable

Argile

Eau

Adjuvants

Viscosité

Pressionmaxi

Volume

Durée

\ à l'eau sous pression QNettoyage \ „

l à l'émulseur (ait lift) D

1 re phase

Stable DInstable D

Nature Dosage

k Pa

I

mn

2e phase

Stable DInstable D

Nature Dosage

k Pa

I

mn

ANNEXE BMaître d'ouvrage :Maître d'œuvre :

Ouvrage :

Appui :

Entreprise générale :

Entreprise fondation :

Bureau d'études des sols :Bureau de contrôle :

P R O C E S V E R B A L D E B É T O N N A G E D U P I E U F O R É Nc

PLAN DE PILOTAGE N°

DIAMETRE OU DIMENSIONS : INCLINAISON :

1. CONTROLE DES CONSTITUANTS DU BÉTON

DésignationsCatégories

Classes

1.1 - Ciments

1.2 - Granula

1.3 -Eau

1 .4 - Adjuvant

Origines

ts

s

Prélèvements

remis à Le

OBSERVATIONS

Essais effectués sur place

Nom du technicisn I I

2. CONTROLE DU BÉTON FRAIS - TRANSPORT

Béton type

N° d'ordrecamions ou

gâchées

1 I Référence i i Cent

Humiditédes

sables

Tempsde

malaxage

W.D.(mV)

Teneursen

eau

Ajoutsd'eau

raie de fabric.

Cône

Av. Ap.

îtinn 1 1

Maniabilimètreou

fluidimètre

Débutde

prise

Décomposition(tamis)

D D

Observations sur béton frais et fonctionnement de la centrale

N° d'ordrecamions ou

gâchées

N° de bonsdes

camions

H E U R E S

Départcentrale

Arrivée surposte béton.

Débutvidange

Finvidange

Volumede béton

(m3)

Températuredu béton

Éprouvettesconfectionnées

par camion

Observations sur transport

Fabrication d'éprouvettes

Types d'éprouvettes

Nombres

Destinations

Essais à exécuter(types-nombres-âges)

et programme d'essais

1 I I I I i

1 i 1 i l l

| J 1 i i l

i i I i !

3. MISE EN OEUVRE

3.1 - Climatologie

HeuresTempé-ratures

Hygro-métrie

Précipitations

Type Force

Étatatmos-

phérique

Vent(force)

Étatduciel

Enso-leillement

OBSERVATIONS

3.2 - Forage-curage

Mode de forage

— méthode

— description sommaire

Moyens utilisés

— matériels

— personnel

État du forage avant bétonnage

— sec, eau, boue forage

— niveau d'eau

— éboulements

— état fond de fouille

Curage

— nature fond de fouille

— moyens de curage

— efficacité de curage

— examen fond de fouille

— état après curage

— après descente armatures

— incidents de curage

3.3 - Armatures

Constitution

— assemblage tronçons cage

— recouvrement des fers

— soudures-attaches

— étriers-cerces

— dispositifs de centrage

— risque accrochages

— panier-existence-forme

— dispositifs d'auscultation

Manutention-stockage

— moyens de manutention

— palonniers et raidisseurs

— dressage et descente

— aire de stockage-état

— dispositions de stockage

— souillure des fers

— défauts de centrage

Comportement pendant le bétonnage

— remontée des fers

— descente des fers

3.4 - Mise en œuvre Noter en face de chaque constatation le numéro de la gâchée en cause

Technique utilisée

— désignation

— description sommaire

— matériel

— dispositions spéciales

Amorçage tube plongeur

— technique

— difficultés-efficacité

— purge d'air

— incidents

Alimentation en béton

— moyen

— cadence

— incidents

Mise en place du béton

— facilité de descente

— remontée du béton

— chasse de sédiments

— prises trop rapides

— fausses manœuvres

— désamorçages

— remontée d'eau ou laitance

— purge-aspect du béton

— chasse des sédiments de fond

— autres incidents courants

Incidents graves

— description

— causes

— dispositifs de sauvetage

— résultats

— extraction du béton

Extraction du tube de travail

— moyens

— incidents

Surconsommation de béton(éléments de calcul)

— volume théorique du foraged'après dimensions réelles

— volume du béton consommé

— volume restant dans ledernier camion (approximatif)

— volume éventuellement refusé

— volume rejeté à la purge

Recépage

— méthode

— description

— incidents

Noter les n° de gâchées en cause et les cotes atteintes par le béton

Le le rédacteur

TABLE DES MATIERES

PRESENTATION par M. FEVE 7

CHAPITRE 1 : LES DIFFERENTS TYPES DE PIEUX EXECUTES EN PLACE 8

1.1. Terminologie 8

1.2. Pieux exécutés en place par refoulement du sol 9

1.3. Pieux exécutés en place par excavation du sol ou pieux forés

1.3.1. Principe ...................................................................................... 111 .3.2. Les différents types de pieux et leur domaine d'emploi ............................................ 11

1.4. Avantages et inconvénients respectifs ................................................................ 13

1.4.1. Pieux exécutés en place par refoulement du sol .................................................. 131.4.2. Pieux forés .................................................................................. 13

CHAPITRE 2 : ASPECTS GENERAUX DES MARCHES DE PIEUX FORES. PROBLEMES SPECIFIQUES D'EXECUTION . . 14

2.1 . Le lancement de l'appel d'offres ...................................................................... 14

2.1.1. Les textes réglementaires ...................................................................... 142.1.2. Choix de la procédure de l'appel d'offres ........................................................ 142.1 .3. Le règlement particulier de l'appel d'offres ...................................................... 152.1.4. Le Cahier des clauses techniques particulières (CCTP) ............................................ 152.1 .5. Consistance du dossier géotechnique ............................................................ 152.1.6. Le jugement des offres ........................................................................ 15

2.2. Les opérations à prévoir avant le début des travaux ................................................... 15

2.2.1 . Organisation du contrôle de l'exécution .......................................................... 152.2.2. Le piquetage ............................................................................... 162.2.3. Les essais de pieux .......................................................................... 162.2.4. Plan de pilotage .............................................................................. 16

2.3. Installations de chantier - Matériel d'exécution ......................................................... 16

2.3. 1 . Droit de regard du maître d'œuvre ........................................................... 162.3.2. Installations de chantier ....................................................................... 172.3.3. Possibilités techniques du matériel .............................................................. 182.3.4. Les travaux et l'environnement ................................................................. 18

2.4. Les problèmes en cours d'exécution .................................................................. 19

2.4.1. Etat du matériel ............................................................................... 192.4.2. Qualification du personnel ...................................................................... 192.4.3. Les contrôles avant l'exécution .................................................................. 192.4.4. Les contrôles pendant l'exécution .............................................................. 192.4.5. Décision d'arrêt de forage - Les adaptations diverses au stade du chantier .......................... 222.4.6. Les contrôles des pieux finis ................................................................. 24

CHAPITRE 3 : FORAGE ...................................................................................... 25

3.1. Forage à l'abri d'un tube de travail récupérable ........................................................ 25

3.1.1. Ensemble trépan-curette ou benne preneuse .................................................... 253.1.2. Procédé Benoto ............................................................................. 253.1.3. Tube ouvert battu ...... ....................................................................... 253. 1 .4. Tube ouvert vibrofoncé ........................................................................ 263.1.5. Systèmes particuliers .......................................................................... 27

3.2. Forage sans tube de travail .......................................................................... 27

3.2.1. Forage avec liquide de forage .................................................................. 273.2.2. Forage à sec ......................................................................... '. ...... 33

3.3. Trépannage par percussion .......................................................................... 33

191

3.4. Recommandations 33

3.4.1. Tenue et régularité de la paroi 343.4.2. Respect de la verticalité ou de l'inclinaison 373.4.3. Ancrage dans le substratum 383.4.4. Nettoyage du fond de trou 393.4.5. Propriétés requises pour la boue de forage 403.4.6. Traitement de la boue de forage 41

3.5. Contrôles d'exécution du forage 42

3.5.1. Implantation 423.5.2. Verticalité ou inclinaison 423.5.3. Stratigraphie et nature des terrains : 433.5.4. Prélèvements d'eau 433.5.5. Circulations d'eau 443.5.6. Importance et niveau des éboulements 443.5.7. Présence de karsts > 443.5.8. Diamètre du forage 443.5.9. Qualités de la boue de forage 453.5.10. Fermeture du tube de travail 453.5.11. Ancrage dans le substratum 453.5.12. Propreté du fond de forage 46

CHAPITRE 4 : GAINAGE ET CHEMISAGE 47

4.1. Les différents types de tubages, de gaines et de chemises 47

4.1.1. Les gaines et les tubes perdus 474.1.2. Les chemises semi-rigides 474.1.3. Les chemises souples 48

4.2. Opportunité et choix du chemisage (ou du gainage) 49

4.2.1. Critères de choix liés à des problèmes spécifiques 494.2.2. Critères de choix liés à des problèmes d'exécution 50

4.3. Problèmes de mise en œuvre 51

4.3.1. Le transport 514.3.2. Le bardage et le dressage 514.3.3. Préparation des chemises bitumées sur chantier 524.3.4. Liaison des éléments 534.3.5. Centrage 534.3.6. Mise en place 53

4.4. Les contrôles 55

CHAPITRE 5 : ARMATURES : . . . . 56

5.1. Les armatures longitudinales 58

5.1.1. Rôle - Nuance d'acier utilisé 585.1.2. Diamètre des armatures 585.1.3. Longueur des armatures 585.1.4. Dispositions constructives 58

5.2. Les armatures transversales 58

5.2.1. Rôle 585.2.2. Constitution du ferraillage transversal 585.2.3. Diamètre des armatures 605.2.4. Diamètre des cerces et des hélices ou spires 60

5.3. Les armatures et dispositifs particuliers 60

5.3.1. Cerces de montage 605.3.2. Dispositifs de centrage de la cage 615.3.3. Armatures de rigidification de la cage 635.3.4. Panier 635.3.5. Armatures de levage 645.3.6. Serre-câbles 645.3.7. Tubes d'auscultation 65

5.4. Présentation des dessins de ferraillage des pieux 65

192

5.5. Chargement - Transport - Déchargement - Stockage des cages 65

5.5.1. Chargement en vue du transport 655.5.2. Transport 685.5.3. Déchargement et stockage sur le chantier 68

5.6. Dressage de la cage et mise en place dans le forage 68

5.6.1. Dressage de la cage 685.6.2. Mise en place de la cage dans le forage 69

5.7. Incidents - Constatations - Remèdes 71

5.7.1. Souillure des armatures 715.7.2. Défauts de centrage 715.7.3. Délavage du béton favorisé par la présence du panier 715.7.4. Remontée de la cage d'armatures pendant le bétonnage 715.7.5. Remontée de la cage d'armatures pendant la remontée du tube de travail 725.7.6. Descente de la cage d'armatures dans le béton 72

CHAPITRE 6 : BETONNAGE 73

6.1. Bétons pour pieux exécutés en place 73

6.1.1. Caractéristiques fondamentales des bétons pour pieux exécutés en place 736.1.2. Conditions d'obtention de ces caractéristiques 74

6.2. Epreuve de convenance - Béton témoin 76

6.3. Fabrication et transport 77

6.3.1. Fabrication 776.3.2. Transport 77

6.4. Mise en oeuvre 78

6.4.1. Techniques de mise en œuvre 786.4.2. Influence de la présence d'eau ou de boues de forage, points délicats de mise en œuvre 846.4.3. Opérations postérieures à la mise en œuvre 86

6.5. Organisation du contrôle de bétonnage 88

6.5.1. Contrôle du béton et de ses constituants 886.5.2. Contrôle de mise en œuvre 88

CHAPITRE 7 : CONTROLE DES PIEUX FINIS 90

7.1. Les moyens de contrôle 90

7.1.1. Les méthodes d'auscultation 907.1.2. Le carottage , 947.1.3. La caméra miniature de télévision 97

7.2. Recommandations concernant les tubes de réservation 97

7.2.1. Nature et diamètre des tubes 987.2.2. Raccordement des tubes 987.2.3. Bouchons 987.2.4. Fixation au ferraillage 997.2.5. Longueur des réservations 997.2.6. Disposition des tubes de réservation 99

7.3. Organisation du contrôle , 99

7.3.1. Position du problème 1007.3.2. Critères de définition du contrôle 1007.3.3. Recommandations p'our la définition du contrôle des pieux finis 1017.3.4. Règlement des opérations de contrôle 101

7.4. Coût et renseignements pratiques 102

7.4.1. Coût des contrôles des pieux finis 1027.4.2. Adresses des Laboratoires des Ponts et Chaussées (LPC) 103

193

CHAPITRE 8 : MALFAÇONS ET REPARATIONS DES PIEUX FORES 105

8.1. Les causes 105

8.1.1. La phase de forage 1058.1.2. La phase de bétonnage 105

8.2. Nature et gravité des malfaçons 106

8.2.1. Les malfaçons de la pointe 1068.2.2. Les malfaçons du fût 1068.2.3. Les malfaçons de la partie haute du pieu 109

8.3. Opportunité de la réparation 110

8.4. L'injection comme mode de réparation 110

8.4.1. Le coulis 1108.4.2. La pression d'injection et la quantité de coulis 1108.4.3. L'exécution de l'injection 111

8.5. Exemples de réparations 113

FICHES TECHNIQUES 117

FT n° 1. — Machines pour l'ensemble « trépan-curette » 119

FT n° 2. — Outils de forage pour l'ensemble - trépan-curette » 122FT n° 3. — Tubes de travail 127

FT n° 4. — Forage par louvoiement du tube 130

FT n° 5. — Moutons de battage et trépideurs 133

FT n° 6. — Vibrofonceurs pour tubes 135FT n° 7. — Foreuses « type tarière » 138

FT n° 8. — Outils de forage en rotation 150

FT n° 9. — Station de boue de forage 157

FT n° 10. — Outils de forage pour pieux barrettes 163

FT n° 11. — Machines de forage en circulation inverse 169

FT n° 12. — Les émulseurs 174

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 177

ANNEXE A. — Fiche d'exécution du pieu foré 180

ANNEXE B. — Procès-verbal de bétonnage du pieu 185

194

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