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M. Bottiau 04 10 2004
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Workshop 08-02-07
Introduction aux techniques de Fondations Profondes
ir M. Bottiau
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Workshop 08-02-07
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Workshop 08-02-07
•Béton: préfabriqué, coulé en place,…•Coulis et grout: Jet-Grouting, injections, micropieux,
ancrages, inclusions rigides,..•Ciment: injection, SoilMix, traitement des sols,
fraisage,…•Fluides de support: bentonite, polymères,…•Polyuréthanes: stabilisation, injection•Acier: armatures, profilés, tubes, palplanches•Bois: berlinoises, pieux,…
•Outils et équipements:•Usure, fatigue•Nouveaux matériaux
Fondations Profondes: matériaux
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Workshop 08-02-07
•Aspects design:•Calcul organique/structurel des éléments de fondations•Contraintes admissibles•Coefficients de sécurité!
•Aspects de mise en œuvre:•Liés au process•Ouvrabilité, fluidité,…•Délai de mise en oeuvre
•Aspects mixtes•Comportement à long terme: durabilité, corrosion,…•Déformations, fissuration,…•Etanchéité
Fondations Profondes: matériaux
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Workshop 08-02-07
•Pieux
•Excavations
•Amélioration des sols
Fondations Profondes
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Workshop 08-02-07
Pieux
Pieux battus, vibrofoncés.. Pieux forés, puits,...
Pieux vissés
Micropieux..Refoulement Extraction
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Workshop 08-02-07
CATEGORY I : HIGH SOIL DISPLACEMENTDRIVEN PILES- precast concrete without enlarged base- cast in situ, without enlarged bottom plate - with lost driving tube - shaft in plastic concrete- cast in situ, with enlarged bottom plate (Db > 1,1 Ds) - with lost driving tube - shaft in plastic concrete- steel pile - close ended - open ended with pluggingSCREW PILES- without lost driving tube- with lost driving tubeCATEGORY II : LOW SOIL DISPLACEMENT OR LOW SOIL RELAXATIONDRIVEN PILES- open end steel pipe without plug- H-profiles and sheet pile wall elementsCFA piles with special provisions to limit soil relaxation- with overpressure- with casing- with large diameter of the hollow stam and small flangesCATEGORY III : SOIL EXCAVATIONCFA PILES without special provisionsBORED PILES- executed with temporary casing or under thixotropic liquid- without casing or thixotropic liquid (dry boring)
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Workshop 08-02-07
Pieux battus
•Pieux battus moulés dans le sol•Béton plastique•Béton sec
•Pieux préfabriqués•Béton•Bois•Acier (tubes, profilés,..)
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Workshop 08-02-07
Pieux préfabriquésPieux battus en béton préfabriqué
•Sections carrées: 180x180 mm à 400x500 mm
•Longueurs courantes: de 16 à 36 m, en fonction de la section
Béton précontraint
Sollicitations:•Statique à long terme
•Dynamique pendant la mise en oeuvre
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Pieux battus moulés dans le sol
Pieux battus moulésdans le sol à l’abri d’untube récupérable avec uneplaque de base perdue
Diametres :
306 mm à 601 mm
Longueurs courantes: jusqu’à 32 m
Béton plastique:•C25/30 ou C30/37
•F3 ou F4
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Workshop 08-02-07
Pieux à base élargie
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Workshop 08-02-07
•Pieux à base élargie/bétons sec :
•S 0
•Béton consistance « terre humide »
•Damé
•Pieux à base élargie/béton plastique
•« Super Vibrex », Alpha
•S3
•Rebattage en tête de tube
Pieux à base élargie
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Workshop 08-02-07
Pieux vissés à refoulement
Pieux vissés àrefoulement latéral :
Pieu Atlas
Pieu Oméga
Pieu Fundex
Pieu Olivier
Pieu GVS De Waal
Exécution sans bruit nivibration
Avec transport vertical partiel ou nul de sol.
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Workshop 08-02-07
Pieux Vissé
Bétonnage:•Gravitaire•Pompé circuit ouvert•Pompé circuit fermé
Armature placée:•Avant bétonnage•Après bétonnage
Béton:•C25/30 ; C30/37•S4•Granulométrie!•Phénomène de chaleur•Ouvrabilité•Bleeding
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Workshop 08-02-07
Pieux vissés Omega
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Workshop 08-02-07
Pieux forés
•Pieux forés tubés•Pieux forés sous fluide de support :
•bentonite, •polymères..
•Pieux à la Tarière (CFA)•Pieux tarière tubée
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Workshop 08-02-07
Diamètres: 0,62 m, 0.75m, 0.9m, 1.07m,
1.28m, 1.5m, 2.00 m
Bétonnage au tube plongeur:
•C25/30 ou C30/37
•S4
•Ouvrabilité – temps de mise en oeuvre!
Pieux forés
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Fluide de support
• La Bentonite maintient le sol en suspension et stabilise la fouille par sa densité et la formation d’un cake
•Les Polymères ne maintiennent pas le sable en suspension. Il s’ensuit unesédimentation. Certaines expériencesrécentes sont prometteuses grâce àl’utilisation de polymères vyniliques.
Pieux forés
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Workshop 08-02-07
Pieux vissés avec extraction
•Pieux CFA : à la tarière continue•Très sensible à l’opérateur
•Problème d’extraction contrôlée
•Phase de bétonnage
•Armature après bétonnage
•Pieux à la Tarière 2° génération (PCS)•Monitoring
•Couples élevés : penetration rate
•Béton sous pression
•Pieux à la tarière à âme large- (PCS-λ)•Ame large ; armature avant bétonnage
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Workshop 08-02-07
Pieux Tarière : diamètre 350 à 1200 mmLongueurs jusqu’à 32.00 m
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Workshop 08-02-07
Pieux tarière tubée/double rotation
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Workshop 08-02-07
• Deux tables de forage: tube et tarière
• Attention : chute de terres
• A travers la maçonnerie
• Pieux primaires et secondaires
• Uniquement pieux secondaires armés
• Reforage sur 5 à 7 cm
• Armatures ou profilés mis en place après le bétonnage: limite de mise en place (attention sols sablonneux)
Pieux à double rotation
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Pieux à la Tarière (tubée)
• Béton pompé au travers de l’âme de la tarière(15-30 cm)
• Armature placée après bétonnage (sauf âmelarge)
• Essorage béton dans certains types de sol• Bétons spéciaux avec additifs rétenteurs d’eau
(agents colloïdaux, ...)/Pilemix
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Workshop 08-02-07
Aspects technologiques généraux: Béton
• C25/30 ou C30/37 (sauf préfab)• Ciment CEM III/A-42.5 LA classique• S3-S4, S5?• Quantité ciment (norme européenne 375 kg/m³)• Granulométrie dépendante de l’application• Retardateur : temps de mise en oeuvre, ouvrabilité,
armature,... • Influence des éléments extérieurs: chaleur, milieu,
nappe sous pression...• Classe d’exposition??
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Workshop 08-02-07
Aspects technologiques généraux: Armatures
• Cages préfabriquées BE500• Standard 5 barres 14 mm, 5 barres 16 mm• Placement avant ou après bétonnage• Tubes, profilés• Applications particulières (fibres de verre-soft
eye pour tunnelier)
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Workshop 08-02-07
Pieux vissés tubés
Pieu formé par le vissage d’un tube perdu
Pointe perdue
Soudés bout-à-bout
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Workshop 08-02-07
Micropieux
Pieu de petitdiamètre (18/22 cm) formé parinjection de coulis de ciment et armatureperdue(tubes/barres)
Travaille par frottement
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Workshop 08-02-07
Micropieux/ancrages: matériaux
• Tubes, tiges autoforantes• Coulis de ciment
– E/C très variable en fonction du type d’application– Type ciment
• Protection contre la corrosion
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Workshop 08-02-07
Introduction aux techniques de Fondations Profondes
Partie 2 Excavations
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Excavations
Parois berlinoisesPalplanchesParois en pieuxSoilmixParois mouléesVoiles d’étanchéitéParois cloutéesCongélation de sol
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Parois berlinoises
Paroi formée de profilésmétalliques et blindageen bois, prédalles oubéton projeté.
Matériaux :•Divers•Stabilité structurelle parprofilés + élémentstransversaux (bois, béton,...)
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Parois berlinoises
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Workshop 08-02-07
Domaine d’application : retenue de terres, sansnappe d’eau sur la hauteur de l’excavation
Parois berlinoises
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Parois berlinoises
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Workshop 08-02-07
Soilmix• Principe : mélange dans le sol d’une suspension
durcissante à base de ciment et du sol local
• Retenue de sol étanche (pas à long terme)
• Résistance : 2 MPa (limon) à 9 MPa (sable)en fonction du sol et du dosage en ciment
• Peu propice aux sols argileux
• Fonçage ultérieur de profilés
• Panneaux primaires et secondaires
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Workshop 08-02-07
Deep Mixing
Lime-cement (Limix) SoilMix (Bauer)
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Workshop 08-02-07
Soil Mix
Facteurs influençant la résistance (Terashi, 2000)
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Workshop 08-02-07
SoilMix
• Coulis Ciment/Eau/Bentonite• E/C 1 à 3,5• Quantité de ciment 250-900 kg/m³• Type de ciment
– Sable CEM I-32,5– Limons CEM III-32,5
• Dépend de la fonction:– Écran étanche– Rideau de retenue
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Workshop 08-02-07
Deep Mixing: Cutter Soil Mix
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UCS (MPa)
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Matthieu et al (2006)
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Workshop 08-02-07
• Tangent : uniquement retenue de sol
• Sécant : retenue du sol étanche(pas à long terme )
• Différentes techniques :• CFA/PCS • Tarière continue tubée• Pieux forés à l’abris d’un tube provisoire et
récupérable• Micropieux
Parois en pieux
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Workshop 08-02-07
• Pieux forés : EN1536
• teneur en ciment > 375 kg/m3 sous eau !
• données concernant la suspension bentonitique,…
• directives concernant les parois en pieux (art 8.4) :
• muret guide
• en principe armature dans les seuls pieuxsecondaires
• attention à la composition appropriée du béton
Parois en pieux
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Workshop 08-02-07
Pieux à double rotation : système FOW
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Workshop 08-02-07
• Deux tables de forage: tube et tarière
• Attention : chute de terres
• A travers la maçonnerie
• Pieux primaires et secondaires
• Uniquement pieux secondaires armés
• Reforage sur 5 à 7 cm
• Armatures ou profilés mis en place après le bétonnage: limite de mise en place (attention sols sablonneux)
Pieux à double rotation : système FOW
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Workshop 08-02-07Contre un mur existant
Pieux à double rotation
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Workshop 08-02-07
Paroi en pieux : Pieux forés
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Workshop 08-02-07
Parois moulées : EN 1538
•Teneur en ciment : 350 à 400 kg/m3 !•Fouille excavée sous bentonite,...•Etanchéité, fissuration,...
Parois moulées
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Workshop 08-02-07
largeur du grappin
Panneau normal (2 passes + merlon)
1 2 merlon
Largeur du grappin
Variable
min. 0,8m
max. < 2,5 à 3m
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Workshop 08-02-07
250 500500
Armature pratique : tenir compte de :• largeur max. pour le transport sur route (3.2m)• espaces pour tubes plongeurs• espacement des barres pour passage du béton et
accouplement des cages• exigences pour définir la largeur de fissures
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Workshop 08-02-07
Equipement d’un panneau
• mise en place du profil + joints
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Workshop 08-02-07
• mise en place des cages
d’armature sur toute la
longueur
• acouplement éventuel de
plusieurs cages
Equipement d’un panneau
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Workshop 08-02-07
Bétonnage d’un panneau
• pompage de la bentonite en surface• approvisionnement régulier en béton (40-60m³/h)
• utilisation du tube plongeur: toujours
maintenir >2m de béton frais
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Workshop 08-02-07
Paroi d’étanchéité
Voile étanche composé de coulis ciment-bentonite
•Fabriqué sur place•Livré ReadyMix
Principalement fonctiond’étanchéité
Eventuellement armé de palplanches (acier/béton) pour assurer une fonctionstructurelle
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Workshop 08-02-07
Parois cloutéesRenforcement du sol par la mise en place de barrespassives au fur et à mesure de son excavation
Lié à un parement constituéd’un treillis ou d’un béton de finition
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Introduction aux techniques de Fondations Profondes
Partie 3: Amélioration de solir M. Bottiau
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Workshop 08-02-07
Amélioration de sol
Développements récents et applications significatives:
•Deep Mixing (CSM)•Jet-Grouting •Colonnes ballastées ; inclusions rigides
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Workshop 08-02-07
Soil Mix
Points de discussions:
•Reproductabilité•Homogénéité•Variation de la résistance in-situ
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Workshop 08-02-07
Deep Mixing
Facteurs influençant la résistance (Terashi, 2000)
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Deep Mixing
Lime-cement (Limix) SoilMix (Bauer)
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Deep Mixing: Cutter Soil Mix
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UCS (MPa)
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Jet Grouting
Points essentiels•Variabilité de résistance•Diamètre réalisé
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Workshop 08-02-07
Jet Grouting:résistance
Type of soil Average Strength UCS
Clay 3 MPa
Clayey silt 5 MPa
Silty sand 8 Mpa
Sand 15 Mpa
Gravel 25 MPa
Chalk 12 MPa
Bustamante (2001)
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Workshop 08-02-07
Jet Grouting: diamètre
Schlosser (1997)
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Inclusions rigides
Points essentiels
•Pieux utilisés comme réducteurs de tassement•Contrôle des tassements•Couche de transfert
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Inclusions rigides
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Workshop 08-02-07
Inclusions rigides
•Inclusions: pieux, Compaction Grouting Omega, Colonnes à Module Contrôlé, Jet Grouting, …
•Importance de la couche de transfert: • φ, caracteristiques, cohésion•Couches avec cohésion interne (ciment, chaux)•Géotextile, géogrille
•Inclusions reprennent 70 à 80 % de la charge totale
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