Technique Actuelle Fondation 2002

7/26/2019 Technique Actuelle Fondation 2002

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Ministre de la Culture et de la CommunicationDirection de l'architecture et du patrimoine - Sous-direction de l'archologie

CENTRE NATIONAL D'ARCHOLOGIE URBAINEMEDIARCH

Logis des Gouverneurs, 25 avenue ndr-Malrau! - "#$$$ %&(S - %l) $2 *# ++ #2 "#cnauculture)gouv)r - ...)culture)gouv)r/culture/cnau/r/

TECHNIQUES ACTUELLES DE FONDATIONS

de l'avant-projet l'ex!t"on

#!"de l'!$a%e de$ ar&olo%!e$

Ala"n FONQUENIE

avec 0ocel1ne 3%44&%, Moni6ue S3G(, 7ernard (D&4, %hrse 4789:

%ours ; ?our 2$$"


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1 - GNRALITS

1.1 - Rapports entre te!n""ens #e $a onstr%t"on et ar!&o$o%es

Dans son r@le de responsaAle de la prservation du patrimoine, l'archologue est souvent appel >contr@ler les incidences sur le contenu du sous-sol de pro?ets de constructions de toutes sortes, en siteurAain comme en site rural)

4l est amen pour cela > e!aminer un certain nomAre de documents Bplans, descriptis, rapportstaAlis, > dirents stades des pro?ets, par des techniciens de la mcani6ue des sols, du Atiment ou dugnie civil, et > avoir des entretiens contradictoires avec ces derniers lors6ue ses conclusions imposent,pour la protection des gisements archologi6ues e!istant > l'emplacement de la uture construction, unervision, voire > la limite le re?et, des solutions proposes par les amnageurs pour les ondations et pourles parties d'ouvrage situes en sous-sol)

L'archologue se trouve r6uemment, > cette occasion, conront > des te!tes ou mEl > desdiscussions aisant rrence > des techni6ues 6ui ne lui sont pas amilires, si ce n'est inconnues, et cedans un vocaAulaire spcialis parois peu accessiAle au non proessionnel) 4l est de ce ait plac ensituation d'inriorit dans un dAat oF il lui serait ncessaire d'imposer sa crdiAilit et son autorit)))

1.( - Int&r)t #'%ne "n*or+at"on #es ar!&o$o%es #ans $e #o+a"ne #e $aonstr%t"on

4l apparat donc souhaitaAle 6ue sa ormation, surtout s'il est appel > travailler en site urAain oF lescontraintes de prservation du sous-sol sont plus astreignantes, comprenne une initiation au! techni6uesde ondations et de traitement des sols, 6ui lui permette, dans les cas les plus courants, de saisirclairement la signiication des documents 6ui lui sont communi6us, d'appu1er ses desiderata sur desconsidrations technologi6ues et sur une terminologie lmentaires mais sHres, de se aire par lui-mEmeune ide des solutions 6ui peuvent Etre appli6ues au! diicults rencontres et de discuter de aIonrecevaAle de celles 6ui sont proposes par ses interlocuteurs)))

Sans avoir des connaissances approondies sur le sol ou les ondations les archologues doivent Etresuisamment inorms pour viter les dialogues de sourds, par ignorance, avec les proessionnels et,sans se prvaloir auprs de ces spcialistes de connaissances Aien videmment supericielles, pour airecomprendre 6u'ils ne prennent pas des vessies pour des lanternes)

1., - Conten% #% %"#e

;)"; - L'inormation doit porter sur le sol et les ondationsLors6ue l'archologue est amen > intervenir auprs de constructeurs du ait d'une menace de la part

des travau! pro?ets, dans la 6uasi totalit des cas cette menace se situe au niveau du sous-sol)

C'est donc sur la Aranche particulire de l'art de construire consacre au! ondations 6ue doit porterun complment d'inormation)La conception de l'lvation d'une construction et le choi! des ondations interrent plus ou moins J

une mise en 6uestion des dernires peut de ce ait entraner parois un re!amen de la structure hors dusol) &n notera donc ds maintenant l'intrEt de placer le contr@le de l'archologue le plus t@t possiAledans l'laAoration du pro?et)

4l ne semAle pas touteois 6u'une inormation particulire lui soit ncessaire concernant la constructiondes parties d'ouvrage situes au-dessus du sol) 9n eet le programme des tudes d'archologiecomprend celle des techni6ues anciennes de construction et sau cas e!ceptionnels, comme celui descouvertures par rseau de cAles par e!emple, un Atiment moderne se compose tou?ours en lvationdes mEmes lments de structure 6u'au! po6ues antrieures J murs, poteau!, poutres, planchers,voHtes, terrasses ou charpentes)Seuls la nature des matriau! Bacier, Aton arm, Aton prcontraint etles procds de mise en Kuvre Bcorages glissants, praArication, etc) sont susceptiAles d'avoir

chang) 4l ne parat donc pas ncessaire de prvoir de complment d'inormation > ce niveau oFl'archologue est peu concern) 4l n'en est pas de mEme pour les ondations, domaine oF la techni6ue aAeaucoup volu depuis la in de la guerre)


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;)"2 - rticulation du guiden guide consacr > cette inormation s'articulera en trois parties)vant d'aAorder l'tude des dirents t1pes de ondations, on consacrera une premire partie > l'tude

des sols proprement dits, vus du point de vue des constructeurs) Celle-ci, rduite > des notions simples,doit conorter l'archologue dans son intervention en lui permettant de saisir les raisons du choi! destechniciens entre les dirents modes de ondations possiAles, les caractristi6ues mcani6ues descouches rencontres prenant la plus large part dans cette dcision, > c@t des astreintes techni6ues etconomi6ues) 9lle l'aidera, ventuellement, dans sa discussion pour l'adoption d'un mode de ondations

dirent, moins nuisiAle pour le contenu archologi6ue)9nin, elle lui ouvrira accs > la lecture des rapports cits plus hauts, ournis par les Aureau! d'tudesspcialiss) n survol rapide des techni6ues de sondages emplo1es par ceu!-ci le amiliarisera avec laterminologie propre au! gotechniciens il lui montrera galement 6u'il peut parois tirer lui-mEme 6uel6ueproit de certains procds de sondages avec ou sans prlvement d'chantillons)

Cette premire partie s'achvera par un rappel des diverses mthodes de traitement des sols en vuede l'amlioration de leurs caractristi6ues mcani6ues, traitements 6ui peuvent modiier proondment lescouches archologi6ues)

La seconde et principale partie sera consacre > la description des dirents procds de ondationsemplo1s au?ourd'hui) seront inclus les divers t1pes de murs de soutnement, les reprises en sous-Kuvre sous les Atiments e!istants et les raAattements de nappe)

Le degr d'implication de cha6ue procd pour la conservation du sous-sol archologi6ue sera estim> la lumire des oAservations connues)

our terminer, on e!posera les direntes phases du processus d'laAoration d'un pro?et deconstruction depuis l'e!position par le matre de l'ouvrage du programme 6u'il dsire voir matrialiser parle pro?eteur, ?us6u'> l'taAlissement des premiers plans et descriptis, dinition du parti des ondationscomprise) Le r@le des dirents participants 1 sera prcis, ainsi 6ue leur ordre thori6ue d'intervention)

L'archologue en tirera ses conclusions 6uant > l'intrEt pour toutes les parties de placer son contr@lele plus en amont possiAle, ds l'instant oF peut Etre dtermin le mode de ondations)

9n in de dossier un inde! rassemAlera les dirents termes techni6ues rencontrs dans le te!te, avecrrence au! paragraphes oF trouver leur dinition et tous les dveloppements utiles)

n petit glossaire additi rappellera la dinition d'un certain nomAre de termes usuels, aAsents ou nondinis dans le te!te du guide)

our une tude approondie de toutes les 6uestions relatives au! sols et au! ondations l'ouvrage de

Aase est la rati6ue des sols et ondations de Georges N4LL4%, ditions du Moniteur, ; tous ceu! 6u'intresse l'histoire des sciences de la construction)

&n notera l'aAsence d'une AiAliographie relative > l'implication des techni6ues de ondations pour lessdiments archologi6ues) 4l n'e!iste pas en Nrance, > notre connaissance au moment de la rdactionB;


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( - LES SOLS DE /ONDATION

(.1 - G&n&ra$"t&s

4l est rappel ici 6uel6ues lments de mcani6ue des sols) Ceci dans le Aut de aciliter la lecture desrapports gotechni6ues 6ui peuvent Etre ?oints au! dossiers dont l'archologue sera amen > prendreconnaissance) 4l 1 trouvera parois accessoirement des inormations utiles dans les coupes de sondages6ui les accompagnent)

4l est vident 6ue la ncessit s'impose de connatre la nature et les caractristi6ues mcani6ues desdirentes couches de sol en place sous une construction pro?ete pour choisir les ondations du t1pe lemieu! adapt au terrain et le plus conomi6ue)

4l est utile de savoir ?us6u'> 6uelle proondeur cette reconnaissance doit Etre pousse O l> l'archologueest directement concern, tant donn le caractre destructi de certains procds)

Connaissance indispensaAle au pro?eteur J celle de l'eau contenue dans les sols Bnappe) Celle-ci anon seulement une incidence importante sur le parti constructi > adopter au niveau des partiessouterraines et sur leur coHt, mais, suivant la nature des sols, elle peut changer de aIon trs davoraAleles proprits mcani6ues de ceu!-ci)

ne premire approche de la reconnaissance se ait par le mo1en d'e!amens sur place Bcoupes deterrain e!istantes, carrires, pendage, puits, sources, etc) et l'e!ploitation occasionnelle derenseignements concernant les ondations d'ouvrages raliss au voisinage)

Dans cette dernire ventualit, lors6u'il s'agit de la construction d'ouvrages de aiAle importance,l'tude s'arrEte souvent > ce stade pour des raisons conomi6ues) Le terrassement des ondations estcens rvler d'ventuelles anomalies) Le matre d'Kuvre engage alors sa responsaAilit en cas dedsordres dus > l'insuisance des reconnaissances gotechni6ues)

Cette premire approche est normalement complte dans une seconde phase par l'tude directe descouches en place J

- reconnaissance du sol, ournissant des renseignements 6ualitatis sur la nature des diverses

couches, sur le niveau de la nappe et ses variations O- tude gotechni6ue, ournissant des renseignements 6uantitatis sur leurs caractristi6uesmcani6ues dont on verra plus loin la dinition)

Ce travail est eectu soit par les laAoratoires de l'administration, 36uipement ou SCN par e!emple,soit par des Aureau! d'tudes privs de mcani6ue des sols Bgotechniciens)

&n trouvera un taAleau rcapitulati du processus de l'tude d'un sol de ondation au paragraphe 2)*")

(.( - C$ass"*"at"on #es so$s

2)2; - Dinitions - Classiication gologi6ue&n rappellera tout d'aAord le sens des termes sol et roche, ces termes pouvant Etre emplo1s de

aIon dirente par les gologues et les gotechniciens)our ces derniers une roche est une ormation dure, en masse compacte ou sous orme d'lmentsisols Bon parle aussi de pierre, de rocher, dont les caractristi6ues mcani6ues sont trs leves)

La roche reprsente une e!cellente assise pour des ondations)n sol est, par contre, meuAle) Ses caractristi6ues mcani6ues sont donc plus aiAles) n sol peu

consolid peut mEme Etre de caractristi6ues trs mdiocres, voire impropres > la construction) 4ldemande une tude plus attentive > cause des ris6ues de rupture, de tassement, 6ui ne sont pas tou?oursapprciaAles au vu d'une reconnaissance supericielle) Sa ormation a pu se aire de aIon plus ou moinscomple!e suivant 6u'il a suAi ou non des remaniements au cours de son histoire) Son h1drogologieinluera souvent sur ses caractristi6ues)

Le terme sol est cependant couramment emplo1 dans un sens gnral dans les rapportstechni6ues J il est alors prcis s'il s'agit d'un sol rocheu! ou meuAle)

Du point de vue du gologue les sols se classent en trois grands t1pes) ous reprenons ici la

classiication donne par G) N4LL4% dans rati6ue des sols et ondations)Soit pour mmoire J

- Les roches magmati6ues Bou ruptives, issues de la cristallisation d'un magma proond J granites,s1nites, diorites, etc)


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- Les roches sdimentaires, issues d'un dp@t de matriau!, en milieu a6ueu! dans la trs grandema?orit des cas J Aallasts, saAles, limons, vases, argiles, grs, tueau!, calcaires, tus et travertins,craies, marnes, dolomies, sile!, meulires, etc)

- Les roches mtamorphi6ues, issues de la transormation des deu! t1pes prcdents sous diversacteurs ph1si6ues ou chimi6ues J schistes, 6uartPites, marAres, micaschistes, gneiss, etc)

Ces trois classes de roches se rencontrent dans les assises de ondations) 9lles ?ustiient une tudegotechni6ue lors6u'elles sont meuAles et ne se prsentent pas sous orme d'lments de taillesuprieure > une vingtaine de centimtres)

2)22 - Classiication gotechni6ue suivant la contrainte admissiAle du soln classement d'un genre dirent concerne plus particulirement les praticiens des ondations) 4l est

taAli sur la Aase de la contrainte de compression admissiAle sur les direntes sortes de sols en placesous les ondations)

2)22; - Dinition de la contrainte du sol sous une ondationSoit la somme des charges permanentes Bpoids propre de la construction et des charges

d'e!ploitation Bsurcharge sur les planchers, neige, vent, etc) appli6ues > un lment de ondationBsemelle, pieu, etc) O soit S la surace de cet lment reposant sur le sol) Le rapport /S est la contraintedu sol sous la ondation O c'est la valeur de Aase de tout calcul de ondations)

2)222 - Dinition de la contrainte admissiAle

d'un solQ partir des caractristi6ues mcani6ues du sol, dtermines aprs essais, on calcule, en tenantcompte de coeicients de scurit Bde l'ordre de " > * et de coeicients dpendant de la orme et desdimensions des lments de ondations, la valeur de la contrainte 6ue l'on peut admettre sur ce sol sousces ondations)

Celles-ci seront dimensionnes de aIon > avoir )

2)22" - nits utilises et sont des pressions O elles taient autreois e!primes en Rilogrammes-orce par centimtre

carr BRg/cm2)Depuis l'adoption des units S)4) BS1stme 4nternational en ; $, ;$ Aars)&n rappelle, pour mmoire, 6ue le dcae.ton par cm2Bda/cm2 6uivaut au Aar)

2)22* - ClassiicationLe classement a t taAli en considrant trois sortes de sols) Ce sont, dans l'ordre appro!imati de

contrainte admissiAle du sol dcroissante J

; Les sols rocheu!, suAdiviss en roches magmati6ues et mtamorphi6ues dures, en roches d'originesdimentaires avec liant Bconglomrats, grs, en schistes et calcaires, en roches mtamorphi6uestendres, et sdiments avec liant Bcraie)

2 Les sols pulvrulents de densit mo1enne J saAles, graviers)" Les sols cohrents, suAdiviss en limons purs, saAles et graviers argileu! et limoneu!, limons

argileu!, argiles, marnes)

Des taAleau! donnent une ourchette de la valeur admissiAle de la contrainte de compression sur cesdirents sols, ainsi 6u'une estimation des tassements possiAles)

4ls permettent au pro?eteur de dgrossir dans un premier stade son choi! d'un mode de ondations)Dans le cas d'ouvrages de aiAle importance, vo6u au paragraphe 2);, ces taAleau! peuvent Etre ?ugssuisants pour un choi! diniti, en respectant les conditions d'emploi restrictives 6ui les accompagnent)La prsence d'eau, en particulier, est susceptiAle de modiier proondment la valeur de )

2)2" - Classiication gotechni6ue suivant la granulomtrie4l e!iste aussi une mthode de classement Aase sur une reconnaissance plus pousse, aisant

intervenir la granulomtrie des sols Bvoir nne!es ; et 2)

2)2"; - nal1se granulomtri6ueL'anal1se granulomtri6ue consiste > mesurer le pourcentage en poids des particules de tailles

direntes contenues dans un chantillon de sol J argiles, silts Blments ins des limons, saAles,graviers, caillou!) Les rsultats sont reports sur des diagrammes dits courAes granulomtri6ues)


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4l e!iste une relation statisti6ue entre celles-ci et les caractristi6ues mcani6ues des solscorrespondants) &n en dduit une valeur mo1enne de ces dernires)

2)2"2 - ClassiicationComme dans le classement prcdent, des taAleau! rsument ces valeurs pour dirents sols O ceu!-

ci sont alors rangs en J

; Sols grenus J rocher, pierres et Alocs, graviers, saAles)2 Sols ins J argiles et limons)

" Sols organi6ues J tourAes, vases, matires organi6ues Bces derniers tant impropres > touteondation)

Les caractristi6ues mcani6ues ainsi dtermines sont J

- l'angle de talus naturel, Bou angle de rottement interne apparent J c'est, e!prim en degrs,l'angle 6ue ait avec l'horiPontale le proil d'un talus constitu par le matriau considr, au repos) Big)n ;)

ar e!emple, l'angle d'un remAlai est estim en mo1enne gal > "$) ne vase li6uide a un gal > $)

- la cohsion C J orce unissant les particules constituant le matriau) 36uivalente > une pression, elleest e!prime en Aars ou en Ma)

Ces caractristi6ues servent > calculer la valeur de la contrainte admissiAle du sol) (appelons 6uela prsence d'eau peut modiier davoraAlement les caractristi6ues mcani6ues)

Comme les taAleau! prcdents, ceu! par classement granulomtri6ue permettent au pro?eteur deaire une premire slection parmi les modes de ondations envisageaAles) 4ls ne donnent encore 6ue desourchettes de valeurs, Aien 6ue d?> plus prcises)

Leur utilisation a demand dans les deu! cas la ralisation de reconnaissances avec prlvementsplus ou moins grossiers ou soigns d'chantillons des direntes couches)

(., - Reonna"ssanes - son#aes

2)"; - (apport de sondageLes reconnaissances ncessitent en gnral des sondages Ben plus de la simple peroration, ou

orage, le sondage doit permettre de reconnatre la nature des couches traverses, dont les rsultats

sont consigns dans un rapport de reconnaissance comportant J- un plan d'implantation cot des sondages- les coupes de sondages avec Jle rattachement au nivellement GNla succession des couchesla position de la nappe et ses variations de niveau)Deu! t1pes de reconnaissances peuvent Etre envisags)

2)"2 - La reconnaissance simpleSe ait, > aiAle proondeur, par ouilles > la main ou > la pelle mcani6ue) Les dimensions sont dans

ce cas importantes, de section suprieure au m2)our les proondeurs mo1ennes B6uel6ues mtres on utilise des tarires > main Bdiamtre 6uel6ues

centimtres Big) n 2)

0us6u'> ;5 m de proondeur on utilise des sondeuses de aiAle diamtre B ;$ cm ou des tariresmcani6ues Bdiamtre T;$ cm)

La reconnaissance du sol simple convient au! ouvrages peu importants)

2)"" - La reconnaissance avec matriels spcialiss9lle est de rgle pour les ouvrages importants Big) n " et n *) 9lle permet J- pour l'apprciation 6ualitative J soit le prlvement d'chantillons sur toute la hauteur du orage avec

les appareils de carottage continu O soit l'e!amen des dAris de la roche remonte du ond de oragesdestructis, raliss au tric@ne ou au .agon-drill;, outil rotatis > dents et trpans, Aeaucoup moinsonreu! 6ue les carottages) Les tarires > vis ne sont pas adaptes > ce travail J reprage des niveau! decouches imprcis O matriau! remonts Aouleverss et mlangs) De plus l'outil ne permet pas detraverser les couches dures Big) n 5)

- pour l'apprciation 6uantitative J les prlvements d'chantillons intacts de < > ;; cm de diamtre,rservs au! essais de sols en laAoratoire) Le carottier possde alors un diamtre suprieur, la partiecentrale de la carotte tant seule utilisaAle)

;- Le .agon-drill est un outil onctionnant > l'air comprim) 4l permet soit le orage destructi par rotation avec ou sanspercussion, soit le onIage par viAration Bd'un tuAe carottier par e!emple ))))


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4l e!iste des carottiers et des oreuses spciales pour sondages depuis 6uel6ues centimtres ?us6u'>deu! mtres de diamtre mais leur emploi est rare au-dessus de $,"$ m)

Ces matriels sont utiliss pour l'tude des ondations ?us6u'> 6uel6ues diPaines de mtres deproondeur) 9n recherche minire ou ptrolire ils sont touteois prvus pour atteindre plusieurs centainesde mtres)

2)"* - Caractristi6ues des sondagesLe nomAre des sondages > prvoir pour une reconnaissance est de l'ordre de trois pour une

construction mo1enne) 4l peut Etre Aeaucoup plus lev pour des ouvrages longs ou importants)Leur proondeur doit oAir > certaines rgles J

- elle doit descendre au-dessous du niveau de la ondation O- dans le cas de ondations larges Bradier le sondage doit Etre men ?us6u'> une ois et demie la

largeur de la ondation B> partir du dessous de celle-ci O- dans le cas de semelles isoles, ?us6u'> trois ois la largeur de celle-ci, avec un minimum de 5 m O- dans le cas de ondations proondes Bpieu!, puits en gnral ?us6u'au sol dur OLes sondages sont videmment arrEts ds 6ue l'on rencontre celui-ci J au reus)ar contre, ils seront prolongs si la gologie laisse prvoir des couches molles compressiAles au-del>

des proondeurs thori6ues ci-dessus dinies)

2)"5 - 4mplication des sondages pour les sdiments archologi6uesLes sondages de reconnaissance > aiAle proondeur Benviron 2 m, e!cuts > la main ou > la pelle

mcani6ue sont trs destructis vis->-vis du sous-sol archologi6ue J surace en plan importante)Les tarires > main, les oreuses > outils rotatis ou > trpans > cAle et les appareils de carottage

mcani6ues, utiliss > mo1enne et grande proondeur le sont, par contre, trs peu)La communication des carottages reprsentera dans certains cas une source d'inormations utilisaAles

pour l'archologue, puis6u'elle permet l'e!amen de visu des couches traverses)

2)"+ - (econnaissances goph1si6ues&n citera pour mmoire les mthodes de reconnaissance goph1si6ues, 6ui peuvent Etre utilises en

Atiment et en travau! puAlics pour l'tude des terrains de ondation) 9lles ne demandent pas leprlvement d'chantillons, sinon de rrence) Les deu! principales sont J

- la mthode lectri6ue de rsistivit, 6ui e!ploite les dirences de rsistivit des couches de terraintraverses par un courant lectri6ue O

- la mthode sismi6ue, 6ui e!ploite les variations de la vitesse de propagation des dormationsproduites par un choc > travers les couches du terrain)

Ces procds sont connus et e!ploits en archologie) e permettant pas la dtermination desproprits mcani6ues du sol, ils constituent une possiAilit d'tude prliminaire valaAle pour des terrainsde grande supericie Bplus d'; ha en situant les direntes couches en proondeur)

4ls ne sont aucunement destructis) Sau en mthode sismi6ue lors6ue des charges e!plosives sontutilises pour provo6uer les chocs O celles-ci sont en eet enterres entre $ et 2 m de proondeur dansdes trous ors > la Aarre > mine ou > la tarire > main)

&n rappellera galement l'application de la mthode des diagraphies goph1si6ues au domaine dugnie civil, 6ui permet d'viter les carottages, de ralisation souvent dlicate et coHteuse) 9lle ncessitel'e!cution de orages mcani6ues mais ceu!-ci sont peu nomAreu! et ne dpassent pas 6uel6uescentimtres de diamtre Bvoir 2)"") Les mthodes diagraphi6ues sont Aases sur la mesure desvariations entre les direntes couches du sol soit de la radioactivit naturelle, soit de l'mission gamma

sous un lu! de neutrons, soit de la rsistivit lectri6ue, soit de la vitesse de propagation d'ondes sonores> partir de orages)

(.3 - t%#e &ote!n"4%e - Essa" #e so$s

2)*; - Gnralitsin d'aAoutir > une connaissance e!acte des caractristi6ues mcani6ues des sols sous la

construction pro?ete, ncessaire au choi! diniti du t1pe de ondations > adopter, sau dans le cas derocher ou de terrains compacts peu proonds, les reconnaissances doivent Etre compltes par une tudegotechni6ue, conie > un laAoratoire ou > un Aureau d'tudes spcialis) Celui-ci, dans la grandema?orit des cas, tou?ours s'il 1 a eu prlvement d'chantillons, a eectu lui-mEme les sondages de

reconnaissance) L'tude gotechni6ue se ait soit en place, soit en laAoratoire)Les inormations ournies par les essais de sols en place, ?ointes > celles oAtenues > partir desreconnaissances dcrites plus haut, suisent dans la ma?orit des cas > i!er le mode de ondations)


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Dans le cas d'ouvrages importants et lors6ue le terrain prsente des diicults particulires Bris6uesde tassements, circulation d'eau, ailles, cavits Rarsti6ues, etc) les essais en place doivent Etrecomplts par des essais en laAoratoire)

&n traitera ici rapidement des essais en place pour savoir ?us6u'> 6uel point ils peuvent aecter laconservation du sous-sol archologi6ue)

Les essais en laAoratoire ne seront 6ue mentionns, leur implication pour les sdimentsarchologi6ues se conondant avec celle des prlvements 6u'ils ncessitent Bvoir 2)"" > 2)"5)

2)*2 - (apport gotechni6ue9ssais en place et essais en laAoratoire ont l'oA?et de rapports gotechni6ues 6ue l'archologue peut

se trouver avoir en communication) 4l n'est donc pas inutile 6u'il sache de 6uoi ils se composent)n rapport gotechni6ue comprend en gnral J

- un plan de situation des sondages- des coupes des sondages indi6uant la suite des couches Bnature, paisseur avec rattachement au

nivellement GN, nature de l'appareillage utilis, reprage des chantillons ventuellement prlevs,position et variations de la nappe

- ventuellement des proils gotechni6ues d'une paroi, d'un talus- des diagrammes d'essais- une note techni6ue dveloppant J

la description des terrains rencontrs,les rsultats des essais Bcaractristi6ues mcani6ues, contraintes admissiAles, tassements,

des commentaires sur les rsultats et des propositions de solutions possiAles,pour les ondations Bt1pes et niveau!)

Coupes de sondages et diagrammes d'essais sont souvent runis sur une mEme euille pour cha6uesondage Bvoir ac-simil pages 2;, 2*, 2#)


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2)*" - %aAleau rcapitulati du processus d'une tude de sol Ben vue du choi! d'unmode de ondations)

remire approche B2);

- 9!amen visuel sur place)- 3ventuellement e!ploitation des ondations d'ouvrages raliss > pro!imit)

Suit souvent > dinir le mode de ondations d'ouvrages simples, peu importants)

7 Deu!ime approche B2); et 2)"

rocessus normal, ralis par Aureau! d'tudes et laAoratoires spcialiss)Deu! parties J

; U (econnaissances en vue d'oAtenir des renseignements 6ualitatis Bnature et paisseurdes couches, prsence et niveau de la nappe B2)" J

a) simples J- ouille manuelle ou > la pelle mcani6ue BaiAle proondeur O- tarires > main, sondeuses mcani6ues Bmo1enne proondeur)

A) avec matriels spcialiss Bmo1enne et grande proondeur J- pour apprciation 6ualitative seule J carottier, tric@ne, .agon-drill, trpan O- en vue d'tude 6uantitative J carottiers spciau! pour prlvements d'chantillons destinsau! essais en laAoratoire)

c) mthodes goph1si6ues J- variation de rsistivit lectri6ue,- sismi6ue,- diagraphi6ue)

2 U 3tude gotechni6ue en vue d'oAtenir des renseignements 6uantitatis Bcaractristi6uesmcani6ues des couches B2)* J

a) 9ssais in situ J- essai stati6ue de chargement B ou > la taAle O- pntromtres J d1nami6ue, stati6ue- pressiomtre O- phicomtre, etc)

A) 9ssais de laAoratoire J e!cuts sur prouvettes chantillons pour les ouvragesdemandant une tude pousse et pour les terrains posant des proAlmes particuliers)

(econnaissances et tude gotechni6ue permettent au gotechnicien de dinir le t1pe deondations, la proondeur de la ou des couches porteuses, les contraintes admissiAles

2)** - L'essai stati6ue de chargementppel encore essai > la taAle, il se Aase sur la mesure directe de la contrainte de rupture du sol, en

essa1ant de recrer ses conditions de travail relles sous la ondation)4l n'est prati6uement plus emplo1 depuis la gnralisation de matriels comme le pntromtre et le

pressiomtre, d'utilisation plus simple et d'interprtation des rsultats plus sHre)C'est le caractre destructi des prparatis ncessaires > son e!cution 6ui ?ustiie ici sa description)&n notera 6ue sa comple!it et sa lenteur sont un acteur de limitation du nomAre des essais 6ui

pourraient Etre envisags sur un mEme chantier)9nin, sa prparation e!igeant d'avoir dtermin le niveau d'assise des ondations, une

reconnaissance pralaAle des couches de terrain en proondeur doit d?> avoir t aite > l'emplacementde la construction)

2)**; - ppareillageL'appareillage se compose Big) n + J- d'un plateau, ou taAle, de ;,5$ > 2,$$ m de c@t, reposant sur un Ht central, gnralement carr,

d'une vingtaine de centimtres de c@t O


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1,

- le Ht, de longueur variaAle suivant la proondeur de la couche tudie, se termine > sa partieinrieure par une pla6ue d'appui carre ou circulaire de 25 > "$ cm de c@t ou de diamtre, reposant surle sol > essa1er, au niveau de la ondation uture)

2)**2 - rincipe de l'essai de solL'essai se droule de la manire suivante J

- la taAle, maintenue > hauteur suisante au-dessus du terrain et guide pour viter un dversement,est charge progressivement, par paliers croissants) &n mesure > des intervalles de temps dtermins

les enoncements de la pla6ue d'appui)n autre procd consiste > enoncer le Ht > l'aide d'un vrin prenant appui sous la taAle, 6ui est alors

i!e)L'essai est termin lors6u'il 1 a aaissement Arus6ue sous un aiAle accroissement de la charge J il

s'est produit une rupture du sol) Q partir de la contrainte de rupture ainsi mesure on calcule la contrainteadmissiAle du sol soumis > l'essai)

4l peut ne pas 1 avoir de rupture du sol) La contrainte admissiAle est alors dtermine > partir de lacourAe des enoncements successis)

2)**" - Dispositi d'essaiLe terrain doit tout d'aAord Etre terrass au niveau du sol ou du sous-sol utur) Si ce terrassement

gnral n'est pas ralis au moment de l'essai, il est ncessaire d'e!caver > ce niveau une plate-orme de2,5$ > ",$$ m de c@t, centre sur l'emplacement choisi)

L'essai stati6ue de chargement n'est pas emplo1 pour les ondations proondes) Deu! cas sont donc> envisager J

- Nondations supericielles Bsemelles isoles ou ilantes > aiAle proondeur J > partir de la plate-ormeon creuse un puits d'environ ;,2$ m de diamtre ?us6u'au niveau de la ondation uture) prs mise enplace du Ht et de la pla6ue d'appui au ond du puits et pose d'un chemisage autour du Ht, le puits estremAla1 et pilonn sur toute sa hauteur) La pla6ue d'appui peut glisser liArement > l'intrieur duchemisage, 6ui n'est pas remAla1)

- Nondations semi-proondes Bpuits J mEmes dispositions 6ue prcdemment, mais le puits, 6uidescend ?us6u'au niveau de la ondation, doit aire au minimum ;,5$ > ;,=$ m de proondeur) u-del> decette proondeur son diamtre peut Etre rduit > sa partie inrieure)

2)*** - 4mplication pour les sdiments archologi6ues

9n conclusion l'essai de sol > la taAle est destructi du ait de l'importance des terrassementsprparatoires 6u'il ncessite) Mais il n'a prati6uement plus dans nos rgions 6u'un intrEt histori6ue, sonavantage de ne demander 6u'un matriel rudimentaire tant contreAalanc par de graves dauts Jl'interprtation des oAservations est dlicate O il est long > mettre en Kuvre, lent et compli6u O il e!ige dessols homognes, permaAles, aiAlement compressiAles O l'inluence de la charge de la pla6ue d'appui nese ait sentir 6ue sur une aiAle paisseur d'oF son incapacit > permettre de prvoir la transmission descontraintes au travers d'une succession de couches de nature et de hauteur direntes O il ne donne pasune valuation satisaisante des tassements sous une semelle de ondation)

2)*5 - Les essais au pntromtreLeur principe consiste > enoncer dans le sol un train de tiges munies d'une tEte spcialement

amnage et > mesurer la rsistance > la pntration de celle-ci)

Les divers procds emplo1s ont ait leur apparition au dAut du sicle) 4ls se sont perectionnsdepuis, vo1ant, en particulier, se dgager les limites de leur utilisation)D'un caractre non destructi, de mEme 6ue ceu! 6ui sont e!cuts au pressiomtre, on s'tendra

cependant 6uel6ue peu sur ces essais du ait 6u'il n'e!iste prati6uement plus > l'heure actuelle de dossierd'tude de sol oF il ne soit ait tat de rsultats oAtenus > l'aide de l'un ou l'autre de ces appareils)

Les pntromtres se divisent en deu! t1pes J les pntromtres d1nami6ues, les plus anciens, et lespntromtres stati6ues, plus prati6ues d'emploi et d'interprtation)

2)*5; - Les pntromtres d1nami6ues4l en e!iste deu! sortes J le Standard enetration %est BS))%) et le pntromtre d1nami6ue

proprement dit)

2)*5;; - S))%)Le Standard enetration %est ncessite l'e!cution d'un orage pralaAle, d'un diamtre d'une diPaine

de centimtres, descendu ?us6u'au sol > tudier) Ce orage peut Etre un sondage avec prise de carottes,mais peut Etre un simple orage de petit diamtre, ralis spcialement en vue de l'emploi du S))%)


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Celui-ci se compose d'un tuAe carottier de =$ cm de long et de 5 cm de diamtre environ) Q sa partiesuprieure sont i!es des tiges de orage permettant son enoncement)

Le tuAe tant descendu au ond du orage est enonc dans le sol > l'aide d'un mouton de +$ > #$ RgtomAant d'une hauteur de #5 cm) &n note le nomAre de coups ncessaires pour des enoncements de"$ cm) Des taAles donnent la corrlation entre et la contrainte admissiAle de la couche de terraincorrespondante)

&utre ce rsultat, le ait 6u'il s'agisse d'un tuAe carottier permet le prlvement d'chantillonsremanis)

Le S))%) est touteois d'une mise en Kuvre dlicate Ben particulier il ne doit 1 avoir aucun rottement

latral du tuAe) 4l ne aut en aucun cas perdre de vue 6ue l'estimation de la contrainte admissiAle par leS))%) n'est possiAle 6ue dans certaines natures de terrains) De plus, comme dans tous les procds dece genre la prsence de Alocs entranant des reus de pntration peut Etre rdhiAitoire) Sa proondeurest limite > une 6uinPaine de mtres) 4l demande en gnral des essais gotechni6ues comparatis) 4lest peu emplo1 en 9urope)

2)*5;2 - ntromtre d1nami6ueLe pntromtre d1nami6ue proprement dit est Aas sur le mEme principe 6ue le S))%) Big) n #) 4l

ne ncessite pas de orage pralaAle)L'appareil, trs simple, se compose d'une pointe de section Aien dinie, i!e > la Aase d'un train de

tiges de Aattage) Le tout est enonc dans le sol > l'aide d'un mouton tomAant d'une hauteur constante,manKuvr > main ou entran par un moteur)

La pointe est orme d'un c@ne en prolongement d'une partie c1lindri6ue ou tronconi6ue, de 5 > + cmde diamtre O le tout a1ant une 6uinPaine de centimtres de longueur)Le poids du mouton est d'environ +$ Rg, avec une hauteur de chute de #5 cm) Ce poids est limit > 2$

Rg dans les appareils oF le mouton est manKuvr > la main)&n mesure le nomAre de coups ncessaires pour oAtenir un enoncement donn) &n en dduit la

contrainte admissiAle du sol travers) La valeur des tassements ne peut pas, par contre, en Etre tire)Les limites d'emploi du pntromtre d1nami6ue sont troites) Les rsultats ne sont valaAles 6ue pour

certaines natures de terrains et, mEme dans ces conditions, doivent oAligatoirement Etre recoups avecd'autres mo1ens d'investigation J l'appareil ne permet pas de recueillir d'chantillons et il aut savoir 6uedes terrains dirents peuvent donner des valeurs de identi6ues)

De plus, les mesures donnent une valeur gloAale de la rsistance de pointe du sol sous la pointeBseule > retenir pour l'essai et de la rsistance due au rottement latral sur les tiges de onIage) Malgrles artiices emplo1s pour liminer ce dernier Ben particulier en donnant > la pointe un diamtre suprieur

> celui des tiges, on n'est ?amais certain de ne pas surestimer la valeur de la rsistance de pointe)La proondeur atteinte avec cet appareil ne dpasse gure une diPaine de mtres avec un Aattagemcani6ue)

Malgr ces restrictions le pntromtre d1nami6ue constitue un outil simple, roAuste et conomi6ue)S'il n'est pas trs Aien adapt pour la dtermination prcise des contraintes admissiAles sous uneondation, il donne une Aonne ide des variations de la rsistance des couches successives > lapntration) 9n particulier, il rvle la prsence de couches dures 6ui, si elles sont insuisammentproondes, eraient oAstacle au Aattage de pieu! ou de rideau! de palplanches Bvoir "mepartie)

2)*52 - Le pntromtre stati6ueC'est une amlioration du pntromtre d1nami6ue Big) n =)Comme dans celui-ci on enonce dans le sol un train de tiges termin par une pointe) Mais

l'enoncement se ait par pression, > l'aide d'un vrin, au lieu de se aire par Aattage avec un mouton) D'oF

l'pithte de stati6ue au lieu de d1nami6ue)Le support du vrin, gnralement un vhicule, doit donc Etre soit ancr, soit lest pour 6uiliArer la

raction) La rsistance > l'enoncement est due > la somme d'une part de la rsistance de pointe, d'autrepart du rottement latral du terrain sur les tiges)

Suivant 6ue l'on dissocie la mesure de la rsistance de pointe de celle du rottement latral, ou 6uel'on mesure gloAalement la somme des deu!, on distingue deu! t1pes de pntromtre stati6ue)

Le premier est dit > c@ne moAile) 4l se compose d'une srie de tuAes raAouts par iletage, termine >la Aase par une pointe c1lindro-coni6ue de mEme diamtre) Celle-ci n'est pas solidaire du train de tuAeset peut Etre enonce sparment > l'aide d'un train de tiges coulissant > l'intrieur des tuAes)

9n onIant tuAes et pointe dissocie on peut donc mesurer sparment rsistance de pointe etrottement latral)

Le deu!ime t1pe est dit > c@ne i!e J la pointe 1 est solidaire du Ht et on mesure la rsistance gloAale)Dans les deu! cas, les rsistances, ou pressions, sont lues sur les manomtres des vrins tous les 2$

> 25 cm d'enoncement) Le onIage est pouss ?us6u'> la proondeur voulue, ou ?us6u'au reus s'il semanieste avant)

La contrainte admissiAle se dduit des valeurs de la rsistance de pointe) La valeur des tassementspeut galement Etre estime)


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Les rsultats des sondages sont prsents sur des graphi6ues indi6uant d'une part la nature etl'paisseur des direntes couches traverses, d'autre part les courAes de rsistance de pointe et derottement latral en onction de la proondeur)

Les sondages au pntromtre stati6ue doivent Etre eu! aussi associs > des techni6uescomplmentaires d'investigation pour reconnatre la nature et la hauteur des couches J sondagescarotts)

4l est ncessaire d'e!cuter au moins trois sondages sur l'emplacement de la construction prvue, leterrain pouvant n'Etre pas homogne sur toute l'tendue de celle-ci)

Q part la restriction d'emploi dans les couches dures ou contenant des Alocs empEchant l'enoncement

de la pointe, cet appareil convient > tous les terrains) Son maniement est simple)

4l est utilisaAle aussi Aien en ondations supericielles 6u'en ondations proondes Bpieu!)Le diamtre de la pointe varie de ",5 > =,5 cm suivant les modles) La orce de onIage va de 2,5 t

avec les appareils > main ?us6u'> 25 t avec moteur) La proondeur atteinte peut Etre de plusieurs diPainesde mtres)

4l n'est pas plus destructeur au! 1eu! de l'archologue 6ue les autres pntromtres)

2)*+ - 9ssai au pressiomtreL'invention de cet appareil est due > l'ingnieur Mnard) %ous les appareils Aass sur le mEme

principe utilisent les ormules semi-empiri6ues taAlies par celui-ci)Le pressiomtre Mnard est, pour diverses considrations dont l'e!pos dpasserait le cadre de ce

dossier, trs en aveur auprs des gotechniciens) 4l donne directement la valeur du tau! de travailadmissiAle, aussi Aien en ondations supericielles 6ue proondes)

2)*+; - rincipe du pressiomtre Mnard Big) n +,5$ m)

- la courAe ( BV radioactivit naturelle du nomAre de coups enregistrs par seconde dura1onnement gamma naturel Bcelui-ci est plus lev dans les argiles)

Ces courAes permettent de visualiser la rsistance des couches > la pntration et leurs sparations)9lles sont comparaAles > celles 6ue l'on oAtiendrait au pntromtre)

Celles correspondant au! mesures aites au pressiomtre tous les mtres Bvoir 2)*+; et 2)*+2 J

- le module pressiomtri6ue 9, en Aars BV rapport contrainte/dormation O- la pression limite l, en Aars O> partir des6uelles sont dtermines la contrainte admissiAle des direntes couches et les

tassements)

ne tuAulure la runit > un contr@leur pression/volume situ > la surace du sol) Celui-ci se composed'un rservoir de li6uide et d'un s1stme de mise en pression et de mesure de cette dernire)La sonde c1lindri6ue comprend trois cellules 6ui peuvent se dilater lors6u'elles sont mises en pression)

n appareillage mesure sa dilatation radiale, c'est->-dire la dormation du terrain, en onction de lapression Big) n < Ais)

Si l'on reporte sur un graphi6ue portant en aAscisse la pression dans la cellule souple centrale, enordonne sa dilatation, on oAserve trois phases dans la dormation du terrain J

- une phase pseudo-lasti6ue, reprsente par le segment de droite 7) &n en tire la valeur dumodule pressiomtri6ue 9 de la couche)

- une phase plasti6ue, reprsente par le segment de courAe 7C) 9lle dtermine une pression deluage )

- une phase de rupture, reprsente par la courAe as1mptoti6ue CD, tendant vers une valeur limite dela pression J pression limite l)

Q partir de ces trois rsultats 9, et l, Mnard, > l'aide de ormules semi-empiri6ues BtaAlies paressais directs et par la thorie mathmati6ue, dtermine le tau! de travail admissiAle du terrain sous lesdirents t1pes de ondation possiAles, ainsi 6ue la valeur des tassements)


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2)*+2 - (sultats - 4mplication pour les sdiments archologi6uesLes rsultats d'un sondage pressiomtri6ue sont prsents sous la orme d'un graphi6ue indi6uant J

- la nature des couches et leur paisseur- la valeur du module pressiomtri6ue 9 Ben Aars au! direntes proondeurs- la valeur de la pression limite l Ben Aars)

ne note techni6ue taAlit la valeur de la contrainte admissiAle et du tassement pour les direntescouches) &n en dduit la proondeur et le t1pe de ondation > adopter)

&n remar6uera la ncessit de connatre la nature des couches traverses, ce 6ui impose destechni6ues d'investigation complmentaire lors6ue l'essai n'est pas ait dans un orage pralaAle)L'implication pour le sous-sol archologi6ue est comparaAle > celle des essai de sols au pntromtre,

c'est->-dire ngligeaAle)

2)*# - Scissomtreour en terminer avec les procds d'essais en place on citera, pour mmoire, le scissomtre) Destin

> la mesure in situ de la cohsion du sol Bvoir 2)2"2 cet essai est peu usit, cette mesure se aisant plut@tpar essais en laAoratoire)

De structure comparaAle > celle du pntromtre d1nami6ue, le scissomtre s'en distingue par sapointe munie de deu! pales perpendiculaires) n mouvement de rotation est transmis > celles-ci parl'intermdiaire du train de tiges, aprs onIage de l'ensemAle > la proondeur voulue) De l'eortncessaire au cisaillement du sol sous la rotation des palettes on dduit la valeur de sa cohsion)

2)*= - hicomtre&n citera galement le phicomtre BArevet de la socit S&9, d'utilisation rcente) De mise en

Kuvre comparaAle > celle du pressiomtre, cet appareil donne directement, par essais in situ, les valeursde et de C Bvoir 2)2"2)

2)*< - Les essais de laAoratoireLongs et onreu!, reprsentent le stade le plus pouss de l'tude gotechni6ue)4ls ont pour Aut d'apporter un complment d'inormation sur les caractristi6ues mcani6ues des sols

dans les cas d'ouvrages importants, sensiAles au! tassements direntiels2,et en prsence de terrainsdiiciles, dont la nature, les accidents, l'h1drologie rendent dlicate, voire impossiAle, l'interprtation des

essais in situ)La description des essais de laAoratoire ne rentre pas dans le cadre de ce dossier) &n rappelleraseulement 6u'ils ncessitent le prlvement d'chantillons par carottage, 6ue cette opration n'a 6u'uneet destructeur ngligeaAle sur un sous-sol archologi6ue ventuel et 6ue l'e!amen des carottes peut,par contre, apporter 6uel6ue inormation sur l'e!istence et les caractristi6ues de ce dernier)

(.5 - Les tra"te+ents #es so$s

1ant dtermin > partir des mthodes d'essai 6ui viennent d'Etre e!poses les caractristi6uesmcani6ues des couches de terrain situes sous l'ouvrage pro?et, le constructeur se trouve > mEme dechoisir la couche sur la6uelle il va se onder et le t1pe de ondations 6u'il va adopter, dans les conditionsles plus avantageuses des points de vue techni6ue et conomi6ue, et compte tenu des impratis del'environnement, en site urAain particulirement)

Mais il arrive 6u'il se trouve dans certains cas en prsence de terrains de caractristi6ues mcani6uestrs mdiocres et Bou devant des conditions h1drologi6ues davoraAles)Les modes de ondations 6ui demeurent alors > sa disposition, de mEme 6ue la construction des

parties d'ouvrage situes en sous-sol, peuvent en Etre rendues de ralisation techni6uement trs diicileet alatoire, et inancirement trs coHteuse)

4l lui reste alors la ressource de aire appel, aprs tude des pri! de revient, > des procds spciau!de traitement du sol, a1ant pour Aut d'amliorer ses caractristi6ues mcani6ues, tant dans son r@leporteur 6ue dans son r@le d'cran tanche vis->-vis de la nappe)

Les procds modernes de traitement des sols visent donc > modiier l'tat interne de ceu!-ci ain d'enassurer la consolidation et l'tanchement)

Les techni6ues de traitement se divisent en deu! groupes) Le plus usit est celui des traitements parin?ection) Le deu!ime comprend divers procds, mcani6ues, par drainage, par conglation,lectri6ues)

2- Woir ")"2 et ig) 2


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2)5; - %raitements par in?ectionLe principe consiste > in?ecter dans les couches > renorcer un coulis d'in?ection li6uide, 6ui en

durcissant consolide le terrain dans sa masse)Les in?ections peuvent Etre ralises soit en milieu! rocheu!, soit en milieu! pulvrulents)Les milieu! rocheu! Btraitement des issures chappent au domaine de l'archologie, sau lors6ue le

milieu est constitu par des maIonneries, Atons ou Alocages appartenant > des ouvrages anciens)Les milieu! pulvrulents BsaAles, graviers, terrains alluvionnaires sont, par contre, avec les remAlais,

des terrains oF peuvent se rencontrer des dp@ts archologi6ues) &n se limitera > la techni6ue d'in?ection

dans ces derniers milieu!)L'in?ection en sol rocheu! n'en dire d'ailleurs 6ue par des dtails d'e!cution)

2)5;; - (econnaissances4l est oAligatoirement procd > des reconnaissances pralaAles du site ain de dterminer avec

prcision la nature et la hauteur des direntes couches, ainsi 6ue le niveau de la nappe) Ceci pour taAlirle maillage d'implantation des tuAes d'in?ection, la proondeur et le coulis les mieu! adapts au Autrecherch J consolidation ou tanchement du sol)

Ces reconnaissances se ont par prlvement de carottes) Les carottages doivent Etre le moinsremanis possiAle, ce 6ui prsente des diicults dans les sols meuAles)

L'opration s'est longtemps aite par sondages de grand diamtre, > l'aide de Aennes circulaires >poches preneuses Bpar e!emple J Aenne 7enoto Big) n ;$, ne Aouleversant pas trop la granulomtriedes couches prleves)

u?ourd'hui, le carottages par viAro-percussion donne, avec des diamtres de sonde plus aiAles Bunevingtaine de cm d'e!cellentes carottes en continu, mEme dans les terrains > granulomtrie trs ine)

2)5;2 - Norages d'in?ection Big) n ;;prs dtermination du maillage des in?ections, > cha6ue emplacement prvu on ralise un orage > la

proondeur voulue)9n terrains pulvrulents les orages sont de deu! t1pes)Soit des orages tuAs, la paroi latrale devant Etre maintenue > cause de sa propension > s'Aouler,

surtout sous le niveau de la nappe) 4ls sont e!cuts par percussion, par rotation ou par roto-percussion)Soit des orages par rotation non tuAs) La paroi est alors maintenue par une Aoue de Aentonite "dont

on maintient le orage rempli) La Aoue sera reoule au ur et > mesure de l'in?ection sous orte pressiondu coulis) %outeois hors de la nappe, lors6ue le terrain prsente une cohsion suisante, les orages

peuvent Etre e!cuts sans Aoue, ni tuAage, avec une simple tarire > vis Big) n 5)L'implantation des orages d'in?ection varie suivant la nature du sol et suivant le Aut recherch)9n milieu pulvrulent le maillage peut varier entre ; et " m pour les travau! de consolidation) 4l est plus

lche dans le cas d'un radier ou d'un rideau d'tanchement J ?us6u'> 5 et mEme ;$ m suivant lapermaAilit du terrain)

2)5;" - 4n?ectionsL'in?ection du coulis li6uide, plus ou moins vis6ueu!, se ait sous la pression voulue > l'aide d'une

pompe et d'un tuAe descendu au ond du orage) n s1stme d'oAturation empEche la sortie du coulis parle haut de celui-ci)

La pression d'in?ection est calcule pour permettre la pntration dans les plus ines issures et dansles vides interstitiels du terrain B?us6u'> +$$ Aars)

4l e!iste plusieurs sortes de coulis, adaptes > la nature du sol et au Aut recherch J sa consolidationou Bet son tanchement)

&n utilise des coulis d'in?ection J

- d'argile traite- d'argile-ciment comAins avec coulis de gel de silice- de Aentonite ou d'argile- de gel de silice mou ou dur- de rsine organi6ue)

Les gels de silice mous sont emplo1s en tanchement O les durs en consolidation) Les gels de rsinepeuvent l'Etre pour les deu! onctions) Les autres coulis ne le sont 6u'en tanchement)

Les limites e!trEmes de la Pone d'e!pansion du coulis autour d'un orage sont variaAles suivant lanature du sol) 4mplantation et pression d'in?ection sont dtermines pour oAtenir, en principe, uneimprgnation complte dans la surace du maillage et sur la hauteur dsire)

Le sous-sol est ainsi entirement glii dans ce volume lors6ue le coulis a achev sa prise) Dans lecas des gels durs la rsistance mcani6ue d'un saAle atteint celle de la roche J une e!cavation ne peut s'1

"- 7entonite J argile d'origine volcani6ue gonlant au contact de l'eau, on dit aussi Aoue thi!otropi6ue, ormant un gelse li6uiant par agitation et se rgnrant au repos)


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aire 6u'au marteau pneumati6ue) Les gels mous, dont la viscosit au dpart est proche de celle de l'eau,atteignent une rsistance moindre, suisante en tanchement, proche de celle d'une roche tendre nonpermaAle)

n site archologi6ue inclus dans une Pone traite par in?ection devient ainsi comparaAle > une Archeprhistori6ue dont la gangue serait en partie constitue de silice ou de rsine)

2)52 - utres mthodes de traitement des sols

2)52; - %raitements mcani6uesDans ces procds les caractristi6ues mcani6ues du sol sont amliores par des ondes de choc ou

des viArations J la compacit se trouve augmente du ait du resserrement rsultant des grainsconstitutis)

Leur eet ne s'tendant pas > une grande proondeur ils sont en gnral associs > des ondationssupericielles) 4ls s'appli6uent de aIon prrentielle > des t1pes de terrains pouvant contenir des dp@tsarchologi6ues J remAlais, dp@ts alluvionnaires, Pones marcageuses)

2)52;; - rocd par compactage d1nami6ue4l consiste > compacter le sol avec une masse lche en chute liAre) Le poids du pilon varie de ;$ >

*$ t) suivant les appareillages) n engin de levage le soulve de ;* > *$ m, > une cadence de 2coups/minute) La surace du pilon est de * > + m2 Big) n ;2)

Le tassement peut atteindre "$ > 5$ cm pour une couche de saAle de 5 > ;2 m d'paisseur et ;5 > "$cm pour une mEme hauteur de limons)Le sol > compacter est soit constitu par un apport important de remAlai sur un terrain en place

compressiAle J l'ensemAle suAit les tassements O soit c'est le terrain en place 6ui est directementcompact, avec ou sans un aiAle apport postrieur de remAlai)

4l peut arriver 6ue le sol en place soit d'aAord enlev sur une certaine paisseur avant l'apport deremAlai) 4l est vident 6ue dans ce cas tout ou partie d'un site archologi6ue puisse Etre amen >disparatre)

9et sur les couches archologi6ues J on oAserve un dplacement des couches vers le Aas et versl'e!trieur Bsuivant un c@ne vertical centr sur l'impact) Ceci est d'autant plus intense 6ue l'on est moinsproond) La structure des sols vaseu!, > grains peu serrs, saturs d'eau est modiie) Les oA?ets dlicatsBAois, crami6ue, cuir peuvent Etre ragments par le tassement) Les vestiges rsistants seront d'uneouille plus diicile du ait des tassements direntiels Bdconne!ion stratigraphi6ue)

2)52;2 - rocd par viAro-lottationn gnrateur de viArations est introduit dans le sol) Les viArations, comme dans le procd

prcdent, amliorent sa compacit, donc ses proprits mcani6ues)La viAro-lottation s'appli6ue au! sols non cohrents) Le viAreur, d'un diamtre de "$ > *$ cm,

suspendu > une grue, s'enonce dans ce t1pe de sols sous l'eet de son propre poids et des viArations)De l'eau est in?ecte pendant toute l'opration de descente et de remonte pour aciliter le tassement desparticules constitutives du terrain Big) n ;")

La densit et la proondeur des points de compactage sont dtermines en onction de la nature dusol, aprs essais in situ au pntromtre ou au pressiomtre) Dans le cas du traitement du terrain sous lecomple!e sinor > DunRer6ue, par e!emple, le maillage tait d'un point pour " m 2, avec une hauteurvariant de 5 m > 2$ m)

Le tassement du sol entrane la ormation d'un entonnoir au sommet de cha6ue point, ce 6ui oAlige

soit > compacter le sol au rouleau, soit > l'enlever sur une hauteur d'environ ; m)Les eets comAins du tassement et des in?ections d'eau sur un dp@t archologi6ue ventuel sont

destructeurs J ort compactage radial des couches O volume important du sol entran par l'eau,particulirement en sol mou O dcapage ou roulage en surace gnralement ncessaire du ait destassements au droit des points de compactage) n site peut Etre entirement dtruit lors6ue la trame nedpasse pas 2 m) Lors6ue la trame suit seulement les lignes de ondations, une Pone peu aecte peutEtre prserve > l'intrieur)

2)52;" - Colonnes AallastesLe procd de viAro-lottation n'est pas adapt au! sols cohrents, dont les particules sont trop

ortement lies entre elles)n trou est or comme prcdemment par un viAreur avec in?ection d'air ou d'eau pour aciliter la

pntration) 9n mEme temps on introduit des graviers, 6ui suivent la descente et se trouvent compactsau ond > mesure de la remonte) 4ls assurent eu!-mEmes la transmission des viArations sur le primtredu trou Big) n ;*)

Les charges de l'ouvrage > construire seront transmises au! colonnes de gravier ainsi ormes, soitpar des semelles centres, soit par des semelles ilantes et des radiers) ne partie de la charge est


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1

galement transmise au terrain entre les colonnes par une couche de remAlai Aien compact ou degrave-ciment*)

our des charges trs importantes les colonnes Aallastes peuvent atteindre de orts diamtres O onutilise pour cela simultanment plusieurs viAreurs)

La densit du maillage est onction de celle des points d'application des charges Bpoteau! isols pare!emple et de l'importance de celles-ci Bplusieurs colonnes sous un mEme poteau par e!emple)

Les ondations du viaduc de Cagnes-sur-Mer sont en partie ralises suivant ce procd) Les culesen terre arme Bvoir ")#"5 reposent sur des colonnes Aallastes de celui de la viAro-lottation, mais est

aggrav par celui de l'e!cution des colonnes, gnralement de ort diamtre)

2)52;* - Consolidation par e!plosionsDans ce procd des charges e!plosives sont introduites dans des orages ?us6u'> la proondeur

correspondant au centre de la Pone > consolider) Le poids de la charge est onction de la proondeur et dura1on d'action recherch)

L'onde de choc cre un compactage du terrain autour du point d'e!plosion)Les sols ?usticiaAles de cette mthode sont les sols granulaires non cohrents, saturs d'eau J les

particules peuvent en Etre resserres et l'eau incompressiAle 6ui remplit les vides interstitiels permet uneAonne propagation de l'onde de choc)

Les e!plosions sont provo6ues > toutes proondeurs O la limite tant impose par le souci d'viter descratres et des gonlements en surace) Les tassements provo6uent touteois des aaissements 6u'il estncessaire de remAla1er)

Le poids des charges varie de 6uel6ues Rilos > une centaine)Ce procd est peu emplo1 en Nrance) 4l n'est pas ncessaire d'insister sur son caractre destructi)

2)522 - %raitement par drainageL'eau liAre contenue dans un terrain peut en modiier les caractristi6ues mcani6ues J son

mouvement est en eet susceptiAle d'entraner une partie des particules constitutives et, d'autre part, elleen diminue la densit et la cohsion)

3taAlir des ondations sur un sol soumis > de telles conditions h1drologi6ues e!pose au ris6ue detassements sous la construction) Le tassement des couches peut Etre acclr en surchargeant le terrainpar une couche de remAlai

S'il n'est pas possiAle d'avoir recours > des ondations reposant sur une couche rsistante plusproonde Bondations sur pieu! par e!emple, une autre solution consiste dans la pose de drains verticau!permettant la migration de l'eau, assurant ainsi la staAilisation du terrain avant la construction)

Les drains sont soit des Aandes de carton permaAles poses verticalement avec une machinespciale, soit des drains de saAle Big) n ;5)

Ces derniers sont constitus par des orages B;5 > "$ cm de diamtre raliss soit avec un tuAe Aattu6ue l'on retire > mesure 6ue l'on remplit le trou de saAle, soit avec une tarire) Dans ce dernier cas lesaAle est introduit aprs enlvement de la tarire si la cohsion le permet, soit par un tuAe no1 dansl'a!e de la vis de la tarire, celle-ci tant releve > mesure du remplissage)

cclre en surchargeant le terrain par du remAlai l'vacuation de l'eau se ait par l'intermdiaire descouches plus permaAles sous-?acentes ou par des drains suAhoriPontau! poss en surace)

2)52" - %raitement par conglationpplicaAle au! terrains contenant de l'eau ce procd consiste > geler le sol pour le consolider) Cetteconsolidation n'est 6ue provisoire J protection de travau! en e!cavation par e!emple)

our ce aire on once des tuAes, dans les6uels on ait ensuite circuler un li6uide reroidi ou de l'aPoteli6uide)

C'est un procd onreu!, peu emplo1)

2)52* - %raitement par lectro-osmosepplicaAle au! seuls terrains argileu! saturs, il consiste > aire migrer l'eau sous l'action d'un champ

lectri6ue)L'anode est constitue de tiges mtalli6ues onces dans le sol O la cathode d'un orage dans le6uel

l'eau est pompe > l'aide d'une crpine mtalli6ue > mesure de son arrive)C'est galement un procd peu emplo1)

*- La grave-ciment est un mlange de graviers et de ciment de Aonnes 6ualits mcani6ues)


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2)5" - Mthode par suAstitutionour des ouvrages lgers, peu sensiAles au! tassements direntiels, l'amlioration du sol d'assise

peut Etre ralise par simple enlvement de la partie suprieure sur une paisseur suisante et par sonremplacement par un remAlai saAlo-graveleu! soigneusement compact au rouleau, 6ui supportera desondations supericielles)

(. - Con$%s"on

Dans les pages 6ui prcdent ont t passes en revue J

- d'une part les direntes sortes de sols, avec leur classement gotechni6ue, c'est->-dire du point devue particulier intressant les techniciens de la construction O

- d'autre part les caractristi6ues gomcani6ues dinissant l'aptitude des sols > supporter desconstructions, ainsi 6ue les diverses sortes d'essais servant > mesurer ou calculer ces caractristi6ues)

&n a, pour inir, dcrit les procds 6ui permettent, dans certains cas, d'amliorer les caractristi6uesdes sols mdiocres en vue de leur conrer un r@le porteur ou d'tanchement)

Cha6ue description de mthode d'essai ou de traitement comporte une valuation 6ualitative del'implication des techni6ues emplo1es pour un ventuel contenu archologi6ue en place dans lescouches testes ou consolides)

Le sous-sol, milieu dans le6uel se situent les ondations des ouvrages de toute nature, milieu dont lesPones supericielles et semi-proondes intressent au premier che l'archologue, a1ant t ainsi dcritdans cette premire partie, il reste > tudier les divers procds de ondations > la disposition des

constructeurs, procds traditionnels ou issus de techni6ues nouvelles)Lors6ue l'on e!aminera les dommages causs au sous-sol archologi6ue par ces dirents procds,on se souviendra 6ue, paralllement, les puissants mo1ens d'e!cavation 6u'ils ncessitent permettentau?ourd'hui l'e!cution rapide de terrassements de grande ampleur, entranant la destruction totale dusous-sol sur des volumes atteignant parois des diPaines de milliers de mtres cuAes, spcialement ensite urAain oF la s1stmatisation des ouvrages souterrains sur plusieurs niveau! tend > pallier le man6uede place disponiAle)


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, - LES ROCDS DE /ONDATIONS

,.1 - G&n&ra$"t&s

");; - Dinition des ondations&n appelle ondations les parties d'un ouvrage 6ui servent > transmettre au sol d'assise les charges de

cet ouvrage) L'6uiliAre de celui-ci doit Etre assur J

- du point de vue du poinIonnement Brupture du sol- de celui des mouvements et des tassements du sol)

De graves dommages, sinon sa ruine, peuvent Etre causs > celui-ci par la dicience soit du solporteur Btassement, rupture du sol , soit des ondations proprement dites)

9n ce 6ui concerne ces dernires, leurs sections rsistantes sont calcules suivant les lois de larsistance des matriau!) Si les charges 6ui leur sont appli6ues sont correctement estimes et si leure!cution est satisaisante aucun dsordre n'est > craindre de leur c@t)

Leur surace en plan, ventuellement leur surace latrale, sont calcules ain de ne transmettre ausol, en tout point et dans tous les cas de charges possiAles, aucun tassement nuisiAle, ni aucunecontrainte suprieure > la contrainte admissiAle i!e aprs sondages et essais gotechni6ues)

");2 - Choi! des ondations en onction des caractristi6ues des couchesLa dtermination des caractristi6ues mcani6ues des couches sous la construction pro?ete a donc

une importance ondamentale)

");2; - rincipau! critres de choi! de la couche d'assise&n a vu 6ue le choi! de la couche d'assise se aisait en onction de la contrainte de rupture du sol de

cette couche et des couches sous-?acentes O les valeurs des tassements sont estimes en onction descharges, de la proondeur et des dimensions en plan des dirents lments de la construction

constituant les ondations)

");22 - utres critres de choi!Le choi! de la couche d'assise doit galement tenir compte d'autres critres J

-rsence de constructions e!istantes au voisinage O celle-ci entrane trois sortes de contraintes J- ris6ue de mouvements verticau! ou Bet horiPontau! des Atiments e!istants du ait des

dcaissements ncessaires > la nouvelle construction et des tassements uturs de celle-ci,- rcipro6uement, ris6ue de transmission par le sol > la nouvelle construction d'eorts dus au! charges

des Atiments e!istants,- transmission de viArations au! constructions voisines avec certains procds d'e!cution de

ondations proondes)

-rsence d'une nappe phrati6ue en dehors de son inluence sur les caractristi6ues mcani6ues,6ue l'on a signale plus haut, la nappe entrane, si elle est peu proonde, l'oAligation de prvoir des paroiset des radiers de sous-sol tanches et rsistants > la pousse h1drostati6ue)

La staAilit de l'ensemAle de la construction sous la pousse de Aas en haut e!erce par celle-cioAlige parois, dans le cas de Atiments trs lgers, > lester les radiers, ou mEme > les ancrer dans lescouches sous-?acentes > l'aide de tirants)

- Conditions climati6ues J le gel et le dgel saisonniers peuvent dgrader une couche porteusesoumise > leur action) 4l est donc ncessaire de choisir un niveau d'assise pour les ondations situ > uneproondeur telle 6u'il chappe au ris6ue de gel)

9n Nrance, le niveau mo1en est de $,#$ m en Pone de climat tempr mais il atteint ?us6u'au douAleen rgions montagneuses)

D'origine climati6ue, ou gologi6ue, des phnomnes de gonlement en prsence d'eau s'oAserventdans certains t1pes de terrains argileu!) 4ls sont asseP puissants pour entraner le soulvement des

constructions) &n 1 remdie par des ondations proondes atteignant les couches non su?ettes auphnomne et en isolant du terrain les parties des ondations 6ui traversent les couches dangereuses)

-:ones sismi6ues J des prcautions particulires sont > prendre pour les ondations des ouvragesconstruits dans les rgions soumises > des tremAlements de terre)


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((

Ceu!-ci dislo6uent en eet la structure interne des terrains aiAlement cohrents) De plus, lesondations sont soumises > des eorts horiPontau! 6ui doivent Etre pris en compte dans les calculs, ainde ne pas atteindre des valeurs de la contrainte du sol suprieures > la limite admissiAle du ait del'oAli6uit de la rsultante des charges Brgles de calcul parasismi6ues appli6ues depuis ; ce 6ue,dans tous les cas de comAinaisons de charges, la contrainte unitaire Bsoit le nomAre de da par cm2, ouAars ne dpasse pas la contrainte admissiAle)

n e!emple illustrera cette proposition) Le cas le plus simple est celui de la semelle ilante sous unmur, soumis > une charge verticale, sans charge horiPontale associe)

5- Le retrait est un phnomne de contraction du Aton au moment de la prise)+- Le luage est une dormation dire du Aton soumis > un eort dans le temps)


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(,

Soit un mur de charge verticale W V "$ $$$ da au mtre linaire, dont la semelle repose sur un solsitu > aiAle proondeur, a1ant pour contrainte admissiAle V 2 Aars)

La largeur l de la semelle doit Etre telle 6ue sa surace, pour L V ; m de longueur, soit gale > JS V "$ $$$ V ;5 $$$ cm2

2

D'oF l'on tire, l V ;5 $$$ J ;$$ V ;5$ cm V ;,5$ m Big) n ;+)

Le diagramme thori6ue de la rpartition des contraintes sur le sol est le rectangle 7CD)

&n a D V 7C V 2 Aars) La surace du rectangle 7CD est gale > W J

;5$ ! ;$$ ! 2 Aars V "$ $$$ da V W

Lors6u'une charge horiPontale X est associe > la charge verticale W la semelle a tendance > Aasculeret le diagramme se dorme J de rectangulaire il devient trapPoYdal, > la limite triangulaire, la contraintedevenant plus orte sous l'arEte de la semelle oppose au sens de l'action de la orce horiPontale Big)n ;#)

La surace du trapPe '7'C'D' est tou?ours gale > celle du rectangle 7CD J

Wda5==+

000302

5,15,2100150

La somme des charges verticales est Aien tou?ours gale > "$ tonnes)Mais on s'aperIoit 6ue la contrainte sous l'arEte ' est passe de 2 Aars > 2,5 Aars J la contrainte

admissiAle est dpasse)L'action de la charge horiPontale supplmentaire X oAlige donc > augmenter la largeur de la semelle

pour conserver une contrainte ma!ima inrieure ou gale > 2 Aars Big) n ;=)Le calcul donne une largeur 7 gale > un peu moins de ;,=5 m)%out ceci se schmatise dans les cro6uis de la igure n ; la limite des tiers avant et central, le diagramme est un triangle) Lacontrainte admissiAle du sol sous l'arEte avant a augment) La contrainte sous l'arEte arrire est gale >Pro Big) n ;< 7)

- Lors6ue la rsultante est dans le tiers avant, le diagramme comporte > l'arrire une Pone ngative oFla semelle est souleve) La contrainte > l'avant devient trs importante Big) n ;< C)

Q la limite lors6ue la rsultante sort de la semelle vers l'avant, la raction du sol devient entirementngative J le s1stme n'est plus staAle et Aascule vers l'avant)

Dans la ralit ceci se produit plus t@t) 9n eet, la contrainte sous la semelle avant Big) ;< C peutdevenir si orte 6ue le sol est poinIonn J la semelle, Aien 6ue thori6uement encore staAle, s'enonce unpeu > l'avant) Ceci a pour eet de dcaler W vers l'avant, donc de dplacer la rsultante encore un peuplus vers l'avant, donc d'enoncer encore plus la semelle) Ceci ?us6u'au renversement de l'ensemAle)

&n voit 6ue lors6ue X devient grand par rapport > W, le mouvement de Aascule de la semelle s'accrotau point 6ue la contrainte 7C sous l'arEte 7 devienne nulle, puis ngative O c'est->-dire 6ue l'arrire dela semelle se soulve J la ondation devient instaAle) 9n mEme temps la contrainte sous l'arEte avant Dcrot et dpasse la contrainte admissiAle Big) n 2$ )

Le remde est d'largir la semelle vers l'avant pour rtaAlir un diagramme plus 6uiliAr en aisantrentrer la rsultante dans le tiers central Big) n 2$ 7)

C'est le cas des ondations des mur de soutnement des terres, oF la charge verticale est aiAle parrapport > la pousse oAli6ue des remAlais et, ventuellement, > la pousse horiPontale de l'eau)

4l peut se rencontrer des cas oF W n'est plus une charge mais un soulvement)9n eet, comme on l'a signal plus haut, il arrive 6ue W soit dirig du Aas vers le haut dans certains

cas de charges) La dimension de la ondation n'est plus dtermine pour rpartir une charge sur le sol,mais pour 6ue son poids soit suisant pour 6uiliArer l'eort de soulvement)

Zuant au! eorts horiPontau!, en gnral relativement aiAles, ils sont transmis au sol soit par la acelatrale de la ondation 6ui travaille alors en Aute, soit par le rottement de la ace inrieure sur lacouche d'assise lors6ue la charge verticale W est asseP importante)


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");+ - Cas des ondations proondes%ransmission des eorts au sol dans le cas des ondations proondes)Les 6uel6ues e!emples prcdents sont traits dans le cas simple d'une ondation supericielle,

caractrise par sa aiAle paisseur par rapport > sa surace en plan et par la proondeur rduite de sacouche d'assise) Ces deu! caractristi6ues ont pour eet 6ue la transmission des charges au sol se aituni6uement par l'intermdiaire de la ace inrieure de la ondation)

Ce mode de transmission simple constitue un lment de direnciation avec les ondations ditesproondes) 9n eet celles-ci, comme leur nom l'indi6ue, pntrent proondment dans les couches du sol)

De plus leur section en plan est aiAle par rapport > leur hauteur) 4l s'ensuit 6ue la transmission descharges, verticales et horiPontales, se ait non seulement par l'intermdiaire de la ace inrieure de laondation, mais aussi par sa surace latrale, cette dernire pouvant avoir un r@le prpondrant danscertains cas, en particulier dans celui des ondations par pieu!)

,.( - Les +at&r"a%6 %t"$"s&s po%r $es *on#at"ons

vant d'entrer dans la description des direntes catgories de ondations, on rappellera 6uel6uesnotions sur les matriau! utiliss)

Les ondations des Atiments anciens rentrent dans les deu! catgories J supericielles et semi-proondes) 9lles mettent en Kuvre trois matriau! principau! J le Aois, le mortier ou Aton de chau! et lapierre) Cette dernire a t remplace par la Ari6ue, ou mEme la terre, l> oF elle aisait daut)

Chacun de ces trois matriau! a t emplo1 soit seul Bpar e!emple J pieu! et platelages en Aois,massis de Aton de caillou!, assises de Alocs c1clopens non liaisonns))), soit associ au! autresBcaissons de Aois emplis de terre, de caillou! ou de Aton, massis de maIonneries chans de pices deAois, assises de moellons ou de pierres appareilles lies au mortier ))))

Depuis 6ue l'utilisation du ciment artiiciel est devenue d'usage courant le Aton est d'emploi pres6uee!clusi pour les ondations)

L'acier sous orme de tuAes ou de proils est galement utilis en ondations) Lors6u'il s'agit de pointsd'appuis isols, tels 6ue les pieu!, il est pres6ue tou?ours associ avec le Aton, 6ui ?oue un r@le soit deprotection, soit de renorcement de la section rsistante Bsection mi!te acier Aton des pieu! tuAs, micro-pieu! par e!emple)

%outeois l'acier se rencontre galement en ondations sous une orme particulire J les palplanches etles palpieu! Bvoir plus loin, proils mtalli6ues Aattus, 6ui s'agraent les uns au! autres) 4ls ormenthaAituellement des rideau! de soutnement des terres, mais reIoivent parois en mEme temps un r@leporteur Bdans les cules de ponts par e!emple)

")2; - Le ciment artiiciel O mortiers et Atons&n appelle liant le compos minral 6ui entre dans la composition des mortiers et des Atons et

provo6ue leur durcissement)Les mortiers sont composs de liant et de saAle) De te!ture ine, > dosage riche en liant, ils servent >

assemAler les pierres des maIonneries ou > les recouvrir d'une couche protectrice, appele enduit)Les Atons sont composs de liant, de saAle et de gravier) De te!ture plus grosse ils sont emplo1s en

pleine masse > la conection de massis et de murs ou, avec un liant leur assurant de trs Aonnes 6ualitsmcani6ues et en association avec des Aarres d'acier, > la ralisation des structures rsistantes desconstructions modernes BAton arm, Aton prcontraint)

vant l'invention du ciment artiiciel, le seul liant servant > la prparation des Atons et mortiers tait lachau!, oAtenue par calcination du calcaire) Les 6ualits mcani6ues des mortiers et Atons de chau!taient 6uivalentes > celles des pierres calcaires utilises dans la construction et pouvaient atteindre une

rsistance de ;5 > 2$ Aars > la compression)4nvent dans la deu!ime moiti du [4[es), le ciment artiiciel, dit ortland, est oAtenu par la moutured'un mlange de carAonate de chau!, de silice, d'alumine et de er, cuit dans des ours ?us6u'>ramollissement)

ConvenaAlement dos avec des agrgats BsaAle et gravier siliceu!, le ciment artiiciel permet laaArication de Atons atteignant des rsistances > l'crasement de plus de *$$ Aars)

Ces hautes rsistances sont > l'origine des nouveau! matriau! de construction 6ue sont le Atonarm et le Aton prcontraint)

Q des dosages de ciment moindres on utilise Aeaucoup dans les ondations des Atons, dits grosAtons, pour les ouvrages massis non arms ou semi-arms, tels 6ue les puits, les rigoles ilantes, lesmurs de soutnement pais Bdits mur poids, les radiers de lestage, etc) demandant des caractristi6uesmcani6ues peu leves) Les graviers utiliss peuvent atteindre des dimensions importantes O on parlealors de Aton c1clopen)

4l e!iste plusieurs sortes de ciments suivant la destination recherche) &n ait varier pour cela lespourcentages de clinRer, de laitier, de illers et de pouPPolane entrant dans leur composition#)

#- ClinRer J grains pralins 6ui se produisent lors de la aArication du ciment dans la cuisson du carAonate de calcium etde l'argile errugineuse)

Laitier J sous-produit mtallurgi6ue, essentiellement orm de silicates)


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Les plus courantes sont le C Bciment ortland artiiciel, le C0 Bciment ortland compos, le CL\Bciment de laitier au clinRer)

Cha6ue sorte est divise en classes, correspondant > la rsistance mo1enne > la compressiond'prouvettes de 2= ?ours d'ge) &n utilise surtout les classes *5, *5 ( B( V > prise rapide et 55 Bunciment de la classe *5 a une rsistance mo1enne > 2= ?ours gale > *5$ Aars, ou *5 Ma)

")22 - Dosages des Atons - grgats&n rappellera pour mmoire 6uel6ues dosages rencontrs dans les travau! de ondations Bpar m "mis

en Kuvre)- 7ton de propret Bvoir ")"; J

;5$ Rg CL\ ou C#$$ l caillou! ";,5/*$"5$ l gravillons =/25*5$ l saAle- Gros Aton pour puits et rigoles ilantes J

25$ Rg CL\ ou C#$$ l caillou! ";,5/#$"$$ l gravillons =/25*$$ l saAle- 7ton pour Aton arm

"5$ Rg C=$$ l gravillons =/25*$$ l saAle

&n entend, par e!emple, par gravillons =/25 des gravillons ne traversant pas les mailles d'un tamis de= mm et traversant celles d'un tamis de 25 mm Bsi l'on veut transormer les litrages en poids d'agrgats, ilaut taAler sur un poids mo1en de ;+$$ da par m")

Ces dosages reprsentent des valeurs mo1ennes) %outes les ois 6ue l'utilisateur voudra oAtenir unersistance optima il devra procder > des essais de dosage des dirents composants de son Aton O lesrsultats varient en eet suivant l'usine productrice et la date de aArication du lot de ciment emplo1, demEme 6ue parois le lieu de provenance des agrgats)

Ces derniers sont soit des saAles et graviers siliceu! rouls e!traits d'un lit de rivire ou d'une carrireBaprs lavage, soit des matriau! concasss) Les meilleures rsistances sont oAtenues avec la premirecatgorie d'agrgats)

")2" - L'acierL'acier servant > aIonner les armatures de Aton arm se rencontre sous orme de Aarres de ;2 > ;*

m de longueur, dans les diamtres J *, 5, +, =, ;$, ;2, ;*, ;+, 2$, 25, "2 et *$ mm)Deu! sortes d'aciers sont emplo1es actuellement J

- l'acier dou!, d'usage peu r6uent, li > ses capacits de pliage-dpliage, de limite lasti6ue =gale >2 *$$ Aars Bacier Ne 9 2*)

- l'acier > haute adhrence BX, en Aarres prsentant sur toute leur longueur des relies destins >amliorer l'ancrage de la Aarre dans le Aton, de limite lasti6ue gale > * $$$ Aars Bacier Ne 9 *$ ou7)

Certains ouvrages de ondations sont raliss en Aton prcontraint Bvoir plus loin J structures deliaison des tEtes de pieu!, tirants d'ancrage, par e!emple) L'acier 1 rentre sous la orme de cAles ou

torons en ils > haute rsistance)&n a vu plus haut 6ue l'acier se rencontrait galement en ondations sous d'autres conditionnements J

palplanches, tuAes, proils Ben X, en 4, etc)) 4l s'agit dans tous les cas, sau lors6u'il remplit un simple

r@le de chemisage passi, d'acier > limite lasti6ue leve B2 *$$ Aars)

")2* - 7ton arm - 7ton prcontraintL'association du Aton de ciment avec des armatures actives en acier permet de raliser, avec une

grande liAert de ormes, des structures porteuses Bpoutres, dalles, poteau!, voHtes, ondationsrsistantes, de sections relativement rduites, conomi6ues, duraAles dans le temps et ne ncessitant6ue trs peu d'entretien, 6ui ont limin les matriau! de construction anciens et concurrencentavantageusement les ossatures > Aase de proils mtalli6ues)

&n distingue deu! techni6ues J le Aton arm, d'usage d?> traditionnel puis6u'il remonte > la in du

sicle dernier, et le Aton prcontraint)

Nillers J matires minrales trs inement moulues, utilises comme agglomrants)ouPPolane J Matire silico-alumineuse, naturelle ou artiicielle)=- &n appelle limite lasti6ue d'un acier la contrainte de traction > partir de la6uelle une Aarre tendue ne revient pas >

sa longueur initiale lors6ue la traction cesse, mais conserve une partie de son allongement)


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(

9n matire de ondations, en particulier, ces techni6ues permettent la ralisation des ouvrages dansles meilleures conditions conomi6ues, avec une garantie de dure prati6uement illimite)

L'intrusion d'une ondation moderne dans un sous-sol archologi6ue ris6ue d'assurer, en plus desdestructions entranes par son e!cution, une altration irrmdiaAle du site du ait des diicultsposes par l'ventuelle limination de structures e!trEmement roAustes sans porter atteinte >l'environnement sur une large Pone)

")2*; - Le Aton arm

Le Aton arm a pour principe de Aase l'association de deu! matriau!, le Aton de ciment et l'acier,pour crer des sections rsistantes oF chacun des deu! est utilis au mieu! de ses 6ualits mcani6ues)Le Aton rsiste trs Aien au! eorts de compression, mais par contre n'a 6u'une aiAle rsistance au!

eorts de traction)L'acier a d'e!cellentes capacits de rsistance en traction comme en compression) D'autre part il est

Aeaucoup plus cher 6ue le Aton) 4l va donc s'agir de crer des sections rsistantes oF rentre le minimumd'acier et oF les 6ualits de rsistance du Aton > la compression soient e!ploites au ma!imum)

Zu'est-ce 6u'une section rsistante O 6ue se passe-t-il dans une telle section ]L'e!emple d'une poutre en Aois, de section rectangulaire, pose liArement sur deu! appuis, en donne

une image simpliie du ait 6u'il s'agit d'un matriau homogne et non compos comme une poutre enAton arm Big) n 2; et n 22)

ppu1e sur ; et 2 la poutre se dorme sous son poids propre et sous la charge 6ui lui estappli6ue) La iAre suprieure est comprime et tend > se raccourcir) La iAre inrieure est tendue et tend

> s'allonger)La iAre [[', situe > mi-hauteur de la section lors6ue celle-ci est rectangulaire, ne suAit nicompression, ni traction J sa longueur ne varie pas) &n l'appelle iAre mo1enne ou iAre neutre)

Soit une section transversale 6uelcon6ue '77' de la poutre Big) n 22) La iAre neutre estreprsente par MM', situe > mi-hauteur)

La moiti suprieure de la section, 'MM', suAit une compression) La contrainte de compression,ma!imum en ', dcrot ?us6u'en MM', oF elle est nulle)

La moiti inrieure MM'77' suAit une traction 6ui, de nulle en MM', crot ?us6u'en 77')Les contraintes ma!imum, n'en ' et n en 77', sont gales et de signe contraire)Soit > remplacer la poutre en Aois par une poutre de mEme section en Aton arm)

La moiti suprieure 'MM', ne suAissant 6ue des compressions, peut Etre ralise en Aton,matriau travaillant Aien > la compression) La moiti inrieure MM'77' ne suAit par contre 6ue descontraintes de traction) Celles-ci tant trs mal supportes par le Aton elle devra Etre ralise en acier)

Mais celui-ci pouvant rsister > des contraintes Aeaucoup plus leves 6ue le Aton, il est possiAle de luidonner une section S trs inrieure > la surace de MM'77')

&n aAoutit donc dans le cas d'une poutre en Aton arm > la section thori6ue de la igure n 2")rati6uement la demi-section inrieure est aussi ralise en Aton, les armatures en acier tant

no1es > l'intrieur) Mais il ne sera pas tenu compte de cette section de Aton dans le calcul de larsistance de la poutre, cette section tant suppose ne pas pouvoir rsister au! eorts de traction)

&n aura en dinitive la disposition prati6ue de la igure n 2*)L'ensemAle de la section de Aton 'MM' et de la section d'acier S est dit section rsistante de la

poutre)Ce raisonnement s'appli6ue > toute pice rsistante en Aton arm, 6uelles 6ue soient sa orme, sa

onction Bondation par e!emple et les charges 6ui lui sont appli6ues)D'une manire simple on peut dire 6ue les armatures principales sont tou?ours places du c@t des

iAres tendues)

u! contraintes de traction et de compression s'a?outent des contraintes de cisaillement, 6ui sontreprises par les cadres et triers transversau! en acier 6ue l'on voit haAituellement dans les erraillages et6ui n'ont pas un simple r@le de maintien des armatures Big) n 2*)

&rdre de grandeur des contraintes admissiAle des matriau! dans un lment de structure en Atonarm Brgles CC7 += J

- =$ Aars pour le Aton des poteau!- ;+$ Aars pour le Aton des poutres- 2 =$$ Aars pour l'acier > haute adhrence)

")2*2 - Le Aton prcontraintLa techni6ue du Aton prcontraint a pour avantage par rapport > celle du Aton arm d'utiliser pour

oAtenir le mEme rsultat des sections rsistantes de moins grandes dimensions ou, ce 6ui revient au

mEme, de permettre des portes de poutres plus grandes avec les mEmes largeur et hauteur de section)Si l'on reprend l'e!emple prcdent d'une poutre rectangulaire simple, on a vu 6ue certaines parties dela section taient comprimes et d'autres tendues)

Le principe du Aton prcontraint est de comprimer > l'avance les parties 6ui seront tendues en serviceet de tendre les parties 6ui seront comprimes)


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(

La traction en service, par e!emple, sera ainsi diminue de la valeur de la compression 6ui a tcommuni6ue > la section par la prcontrainte)

(alisation de la prcontrainte J soit la poutre de l'e!emple prcdent, coule en Aton de ortersistance > la compression, reposant sur une plate-orme horiPontale) Dans la moiti inrieure de lasection on a dispos au coulage une gaine dans la6uelle on enile un cAle ou des ils d'acier > hautelimite lasti6ue Big) n 25)

Lors6ue le Aton a atteint une rsistance suisante, on impose au cAle, > l'aide d'un vrin, un eortde traction calcul > l'avance, et l'on clavte le cAle > ses deu! e!trmits, les clavetages prenant appuisur la poutre) uis l'on relche le vrin) Le cAle, 6ui tend > reprendre sa longueur initiale, comprime le

Aton de la poutre sur la6uelle s'appuient les deu! clavetages)Cet eort tant diss1mtri6ue Ble cAle est situ dans la moiti inrieure de la poutre l'ensemAle tend

> se dormer suivant la igure n 2+ )La iAre suprieure CC' est tendue O la iAre inrieure DD' est comprime)uis la poutre est dcore, ou mise en place sur ses deu! appuis ; et 2 si elle est praAri6ue, et

charge) 9lle tend alors sous son poids propre et la charge > prendre la position de la igure n 2+ 7, encomprimant les iAres suprieures et tendant les iAres inrieures) C'est->-dire > l'inverse de ladormation due > la prcontrainte du cAle)

Si la valeur de la tension communi6ue au cAle par le vrin a t convenaAlement calcule, lacompression inale dans la partie suprieure, lors6ue la poutre sera en service, sera plus aiAle 6u'ellen'tait dans le cas de la poutre en Aton arm)

Ce sera en eet la dirence entre la compression oAtenue sous poids propre et surcharge et latraction impose par la prcontrainte )

Le raisonnement est valaAle pour les iAres inrieures 6ui seront, en service, comprimes ou peutendues)

Le rsultat de la prcontrainte aura donc t de diminuer les contraintes dans la poutre lors6uel'ouvrage est en service)

ne poutre de mEme section pourra donc supporter plus de charges en Aton prcontraint 6u'en Atonarm, mais il sera e!ig des 6ualits mcani6ues meilleures de la part du Aton et de l'acier pour rsisterau! eorts dus > la mise en prcontrainte)

Cette techni6ue, ainsi 6u'on l'a ait remar6uer en ")2", n'est vraiment utilise en ondations 6ue danscertains ouvrages particuliers, comme les tirants d'ancrage ou les structures de liaison des tEtes de pieu!,tudis plus loin)

,., - Les *on#at"ons s%per*""e$$es

C'est la premire des trois grandes catgories de ondations B");")Lors6ue la couche d'assise choisie pour supporter une construction se trouve > une aiAle proondeur,

par rapport > la plate-orme du terrassement gnral B")"*;, avec un minimum de $,#$ m Bproondeurhors gel, les ondations sont dites supericielles)

")"; - %echnologie(alises en Aton arm, la caractristi6ue morphologi6ue de ces ondations est d'avoir une largeur

importante par rapport > leur paisseur) 9lles sont ranges suivant leurs dimensions en deu! t1pes Big)n 2# et n 2= J

- les semelles supericielles J ce sont soit des semelles ilantes sous les murs, soit des semellescarres ou rectangulaires sous les points d'appuis isols Bpoteau! en Aton arm, trumeau! enmaIonnerie) Leur largeur est variaAle suivant la charge supporte et la contrainte admissiAle du sol Bvoir");5)

-les radiers gnrau! J ils sont constitus par une dalle occupant toute la surace sous la construction,avec souvent un lger dAord par rapport > l'aplomA des murs e!trieurs)

vant l'e!cution des semelles et radiers on coule d'aAord en ond de ouille une galette de Atonmaigre, ou Aton de propret, de 5 > ;$ cm d'paisseur, ain d'une part d'oAtenir une surace horiPontaleplane, d'autre part d'isoler de la terre le Aton et les armatures des semelles en Aton arm)

La aiAle paisseur caractristi6ue des ondations supericielles entrane une certaine le!iAilitlongitudinale des semelles ilantes sous murs, d'oF ris6ue de issuration de ceu!-ci en cas de tas

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