Projet RUFEX ReUtilisation des plateformes Ferroviaires

et des Fondations Existantes

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et des Fondations Existantes

Journées géotechniqueCabourg – 08/11/2011

Sommaire

• Préalable – Projet INNOvative TRACK system (2006 – 2009)– Méthode de Soil Mixing - Mélanger le ciment

avec le sol en place

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• Projet RUFEX (2010 – 2013)– Renforcement par colonnes de sol traité – Chantier expérimental de Vernouillet– Essais en laboratoire– Durabilité des matériaux traités

Renforcement : Principe• Amélioration des sous-

structures de voies ferrées existantes sans dépose

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End of line

C11.2B C14B

C10 C13B

C15 C12

Reference measure

• Premiers essais de l’outil Springsol dans le cadre des recherches SNCF-RFF et Innotrack

Renforcement : Essais

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Renforcement : Bilan• Acquis

– Faisabilité avérée– Protocole adapté

Limon

Essai 1

Essai 2

• Reste à :– optimiser l’outil et son atelier – maîtriser le suivi– tester d’autres configurations

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Craie altérée

Craie saine

Modélisation : étude paramétrique

• Propriétés mécaniques limon, remblai et mélange sol-ciment

• Comparaison des tassements avec 1/4/5 colonnes• Géométrie de la tête des colonnes

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Modélisation

axis basis

sleeper

ballast

rail

0,8

0,85

0,9 ref-axis

A-axis

B-axis

no column

0,85

0,9

0,95 ref-base

A-base

B-base

no column

Tassement maximum (charge se déplaçant le long du rail)

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• un espacement croissant entraine une augmentation des tassements

• avec un nombre de colonnes réduit de 25% la réduction de tassement diminue de 10%.

0,65

0,7

0,75

-3 -2 -1 0 1 2 30,7

0,75

0,8

-3 -2 -1 0 1 2 3

0,85

0,9

0,95

1

1,05

1,1

-3 -2 -1 0 1 2 3

ref-slpr

A-slpr

B-slpr

no column

Projet RUFEX (2010-2013)

Renforcement et ReUtilisation des plateformes Ferroviaires et des Fondations Existantes

• Problème posé :– Ré-utilisation de sites urbains– Renforcer / Réutiliser les fondations – ou bien démolir

• Blocages pour le Renforcement / Réutilisation

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– Coût / praticabilité des méthodes actuelles (micropieux)– Liaison avec structure– N’utilisent pas la fondation existante

• Renforcement / réutilisation co-opératif de la fondation– Soil Mixing avec outils de géométrie variables– Maîtrise des caractéristiques in-situ : résistance,

homogénéité

Facteurs influant sur la résistance du solmix

(d’après Terashi, 1997)• I. caractéristiques de l'agent de stabilisation

– 1. Type d'agent de stabilisation– 2. Qualité– 3. Eau de mélange et additifs

• II. caractéristiques et conditions de sol (particulièrement important pour les argiles)– 1. propriétés physico-chimiques et minéralogiques du sol– 2. teneur en matières organiques

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– 3. pH de l'eau interstitielle– 4. teneur en eau

• III. conditions de malaxage – 1. Degré de malaxage – 2. Temps de malaxage et de re-malaxage – 3. Quantité d'agent de stabilisation

• IV. conditions de cure – 1. Température– 2. Temps de séchage– 3. Humidité– 4. Cycles humidification - séchage / gel - dégel, etc

Soil mixing

On est confronté:• Diversité des pratiques

– Essais de laboratoire• Méthode de préparation (malaxeur, temps, incorporation de l’eau)• Méthode de conservation (immersion, humide, atmosphère contrôlée,

cycles)• Protocole d’essai (monotone, cyclique)

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• Protocole d’essai (monotone, cyclique)

– Prélèvements • En surface (spoil)• En profondeur (prélèvement dans le frais, carottage durant la prise)

– Essais en place• Arrachement de barre, profils• CPT• pressiomètre

Dosage et formulation• Le Soil-mixing se situe entre deux méthodes très répandues :

- en béton de structure- en terrassement

• Les méthodes du soil-mixing sont actuellement empiriques et résultentprincipalement de la pratique. Deux grandes voies :

– élaboration d’un dosage par tâtonnement à partir d’une valeur initiale issue des retoursd’expérience

– corrélations entre les dosages et les Rc obtenus sur certaines texturesLeur capacité à prédire le comportement du matériau élaboré est relativementfaible (difficulté à proposer des valeurs caractéristiques).

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faible (difficulté à proposer des valeurs caractéristiques).

• Validation de la méthode de dosage. Deux grandes voies :– à partir de mélanges préliminaires faits en laboratoire,– à partir de vérification des paramètres d’exécution et de prélèvements de surface (le

problème est qu’en fonction de la texture du sol et de la machine l’écume - spoil – n’estpas représentative et cela fausse les corrélations).

– des essais sur éprouvettes issus de carottages faits dans les ouvrages,

• La connaissance des caractéristiques des sols et des méthodes d’exécutiondevrait permettre de proposer à l’issue de cette étude une méthode dedosage adaptée au soil-mixing .

L’innovation : Fondation ajustable

• Maîtriser la forme de l’outillage– Outils de soil mixing à géométrie variable

• Empreinte au sol minimale / Fondation maximale • Pieux : � frottement latéral, pointe• Fond. Superficielles : � capacité portante

• Maîtriser la résistance in-situ du soil-mixing

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• Maîtriser la résistance in-situ du soil-mixing– Caractériser les mélanges sols-ciment– En fonction de la teneur en eau – Nouveaux types de liants

• Maîtriser l’homogénéité du mélange in-situ – Interaction soil-mix / outil de malaxage– Critères actuels expérimentaux � optimisation

• Fondation ajustable (géométrie, caractéristiques)

Choix du site d’essai

• Gare de triage à Vernouillet-Verneuil (78)• Disponible jusqu’au 31/12/11

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N

Reconnaissances de sols

• IFSTTAR a réalisé les reconnaissances suivantes :– décembre 2010 : reconnaissance à

la pelle mécanique– février 2011 : pénétromètres panda– avril 2011 : sondages

pressiométriques

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pressiométriques

TerrainEp. Min

(m)Ep. Max

(m)Pl min(MPa)

Pl max(Mpa)

Wn min(%)

Wn max(%)

Remblai 0.7 0.8 / / 7.6 /

Limon 3.1 3.7 0.7 1.6 11.9 17.2

Sable >1.5 >5.2 2.4 >3 5 7.6

Reconnaissances de sols400 450 500 550 600 650

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Colonnes réalisées (mai 2011)

• 26 colonnes de sol-ciment de 5m de profondeur• Colonnes sous voie existante

– 6 colonnes :• 5 x dia 400mm• 1 x dia 600mm

• Colonnes hors voie

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• Colonnes hors voie– Colonnes pour essai de chargement statique à 90j

• 2 x dia 400mm– Colonnes pour étude de paramètres de malaxage

• 4 x dia 400mm• 2 x dia 600mm

– Colonnes sous futur panneau de voie ferrée sur complexe géotextile-ballast

• 12 x dia 400mm

Légende :

Micropieu de réaction

Colonne Springsol Φ400

Colonne Springsol Φ600

1.90 2.00 2.00 1.90 2.003.00 3.00 3.00 3.00

X1 X2 X3 X4 X5 X6C1 MP2MP1 C2 MP3

RG2

Essais MASW

Essais downhole

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VOIE V32 EXISTANTE

PANNEAUX DE VOIE NEUVE

Colonne Springsol Φ600

N1 N2 N4 N5

N3 N6

E1 E2 E4 E5

E3 E6

RG3N12 N10 N9 N7

N11 N8

Springsol – outils utilisés

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Outils 400mm et 600mm avec ressort à compression

Outils 400mm avec ressorts de torsion

1- Colonnes sous voie existante

• Vue en plan1.80m

E2 E5

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E1 E3 E4 E6

Colonne Φ400mm

Colonne Φ400mm équipée pour essai down-hole

Colonne Φ600mm

1- Colonnes sous voie existante - méthodologie

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2 3-41) Mise en place tube de récupération de rejets

2) Mise en place de géosynthétique

3) Mise en place de bac de récupération

4) Extraction du ballast du tube avec une tarière

1

1- Colonnes sous voie - méthodologie

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5 6 7

5) Introduction de l’outil dans le tubage

6) Réalisation de la colonne de sol-ciment

7) Repli

1- Colonnes sous voie – gestion des rejets

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Bac de récupération de rejets

Pompe pour rejets

2- Excavation des colonnes – Juin 2011

X6

X5X4

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X6

2- Résistance à la compressionColonnes excavées

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9F

réqu

ence

Rc (kPa)

X6

X5

X4

Loi normale

Loi lognormale

(a) limon

Limon

RcMoy µ(MPa)

Ecart-Type s (MPa)

Résistances caractéristiques Rc5% (MPa)

donnéesLoi

NormaleLoi

Lognormale

X4 2,38 0,96 1,20 0,81 1,08

X5 2,41 0,42 1,99 1,72 1,79

X6 2,72 1,54 1,32 0,19 0,98

Total 2,48 0,97 1,12 0,88 1,23

Limon

RcMoy µ(MPa)

Ecart-Type s (MPa)

Résistances caractéristiques Rc5% (MPa)

donnéesLoi

NormaleLoi

Lognormale

X4 2,38 0,96 1,20 0,81 1,08

X5 2,41 0,42 1,99 1,72 1,79

X6 2,72 1,54 1,32 0,19 0,98

Total 2,48 0,97 1,12 0,88 1,23

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Rc (kPa)

0

1

2

3

4

5

Fre

quen

ce

Rc (kPa)

X6

X5

X4

Loi normale

Loi lognormale

(b) sable

Total 2,48 0,97 1,12 0,88 1,23

Sable

RcMoy µ(MPa)

Ecart-Type s(MPa)

Résistances caractéristiques Rc5% (MPa)

donnéesLoi

NormaleLoi

Lognormale

X4 3,99 0,40 3,43 3,33 3,35

X5 5,15 2,41 2,88 1,18 2,05

X6 9,83 4,83 5,28 1,88 4,06

Total 6,82 4,26 2,9 -0,18 2,41

Total 2,48 0,97 1,12 0,88 1,23

Sable

RcMoy µ(MPa)

Ecart-Type s(MPa)

Résistances caractéristiques Rc5% (MPa)

donnéesLoi

NormaleLoi

Lognormale

X4 3,99 0,40 3,43 3,33 3,35

X5 5,15 2,41 2,88 1,18 2,05

X6 9,83 4,83 5,28 1,88 4,06

Total 6,82 4,26 2,9 -0,18 2,41

2- Résistances à la compressionColonnes excavées

-2

-1

0

0 5 10 15 20

Rc (MPa)X4

X5

X6

-2

-1

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Coefficient de variation de Rc

IM = 1540 IM = 700

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-6

-5

-4

-3

-2

Pro

fond

eur

(m)

-6

-5

-4

-3

-2Limon

Sable

3- Essai de chargement - Colonne C2 – 31/08/11

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3- Courbe de chargement

0

10

20

0 100 200 300 400 500

Charge en tête Q 0 (kN)

Dép

lace

men

t de

la tê

te s

(m

m)

Moyenne

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20

30

40

50

60

Dép

lace

men

t de

la tê

te s

Comparateur 1

Comparateur 2

Comparateur 3

4- Colonnes sous futur panneau de voie

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12.6

0m

4- Colonnes sous futur panneau de voie

• 4 panneaux de voie de 9 mètres• 3 plots testés• 5 points de mesures

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4 -Instrumentation par plot (SNCF-CNAM-CER)

capteurs de pression

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capteurs de pressioncapteurs de tassement

accéléromètresintégrés au portancemètre

Quelques éléments sur la durabilité des sols traité s

Thèse Antoine Guimond Barrett (2010 – 2013)

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Résistance et durabilité des sols traités au ciment

Cas du sable de Fontainebleau : - Effet du dosage en ciment- Effet du temps

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Résistance et durabilité des sols traités au ciment

Cas du sable de Fontainebleau : - Effet de l’ajout de bentonite- Effet du temps

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Résistance et durabilité des sols traités au ciment

Cas du sable de Fontainebleau : - Effet de l’ajout de bentonite- Effet du temps

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Résistance et durabilité des sols traités au ciment

Cas du sable de Fontainebleau : - Effet de l’ajout de sulphate- Effet du temps

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Prospective

• Utiliser les paramètres de forage = paramètres de malaxage

• Influence des premiers passages sur l’évolution des caractéristiques des

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l’évolution des caractéristiques des inclusions

• Etude de la durabilité du matériau sol traité en cas de présence de polluant

Merci de votre attention

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