Prospekt 66-01F. Compactage Horizontal Statique (CHS) ou Compaction Grouting

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1 Prospekt 66-01F Compactage Horizontal Statique (CHS) ou Compaction Grouting

2 Sommaire Le procédé et son marché...3 Description du procédé...4 Amélioration de sols...6 Confortement de fondations...8 Comblement de vides

3 Développement Le procédé de Compaction Grouting, mis en œuvre pour la première fois aux Etats-Unis dans les années 1950 par les ingénieurs de Hayward Baker Inc., a été développé considérablement par la suite, de telle sorte que depuis le début des années 1990, il trouve une diffusion croissante en Europe également. Domaines d application Alors qu à l origine, les applications du procédé étaient limitées à la consolidation sous les fondations d ouvrages susceptibles de subir des tassements, il en existe aujourd hui beaucoup d autres. Aujourd hui, les domaines d application du Compactage Horizontal Statique sont multiples. Amélioration de sols Augmentation des caractéristiques d un sol de fondation de portance insuffisante, ou augmentation de sa densité relative, par exemple en tant que variante ou traitement complémentaire à des pieux ou autre procédé de traitement de sols, comme les colonnes ballastées. Confortement ou renforcement de fondations Augmentation ou rétablissement de la capacité portante du sol sous des fondations existantes, par exemple en cas d augmentation des charges ou de tassements constatés. Ce procédé constitue une variante intéressante aux micropieux ou au jet grouting. Il peut être également employé en tant que mesure confortative d urgence, voire préliminaire dans les cas où seront appliqués ultérieurement nos procédés Soilcrete ou Soilfrac. Comblement de vides Remplissage actif et total de fontis ou cavités, ou densification de sols à porosité élevée, par exemple dans des remblais non consolidés, des zones karstiques, des cavités d origine accidentelle (ruptures d adduction d eau), ou encore sous des voies de circulation ou chemins de roulements. Ce procédé complète avantageusement la gamme existante des techniques de fondations spéciales, et peut être combiné avec tout autre procédé. COMPACTAGE HORIZONTAL STATIQUE 3

4 Description du procédé TECHNIQUE En règle générale, il s agit d injecter sous pression dans le sol un mortier de consistance raide à plastique. Ce mortier s expanse de manière relativement homogène dans le sol et forme ainsi des inclusions de forme sphérique, et recoupées verticalement entre elles. Le terrain environnant se trouve donc comprimé autour de l inclusion, et sa compacité augmentée. Contrairement à d autres procédés d injection, le mortier ne pénètre pas dans les vides interstitiels (comme lors d une injection de coulis traditionnelle) ni ne forme des veines dans des zones de claquage (comme dans le procédé Soilfrac ). Pendant l exécution du CHS, on procède à l enregistrement en continu de la pression et du volume de mortier injectés, ainsi que des éventuelles déformations en surface, ou le cas échéant des ouvrages voisins ou existants. Selon les objectifs du traitement ou la nature du sol, divers critères d arrêt peuvent être utilisés, comme l atteinte d une pression donnée, d un certain volume par palier, lorsque se sont produits les soulèvements prévus au projet, ou encore dès saturation du sol et refus. L application du procédé est régie par la norme européenne EN Limites du domaine d application Le CHS peut être mis en œuvre pour l amélioration des sols grenus, particulièrement lorsque ceux-ci sont lâches à moyennement denses. Le procédé s utilise aussi dans des sols fins*, afin de réaliser des inclusions de plus grande résistance et portance au sein d horizons peu porteurs, et ainsi augmenter leur capacité portante. Lors de la mise en œuvre dans des sols argileux saturés, il faut tenir compte d importantes augmentations de la pression interstitielle. * Etant donné que les sols fins, dans le sens géotechnique du terme, ne peuvent être compactés, il s agit donc de la mise en œuvre de cette technique dans un but de renforcement par inclusions rigides ou d injection de confortement. Limites et domaines d application des procédés d injection Procédés Soilcrete /Jet Grouting Soilfrac /Compensation Grouting CHS/Compaction Grouting Argile Limons Sable Gravier Cailloux Ciments ultrafins Solutions à base de silicate (faible viscosité) Coulis de ciment domaine idéal 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6, Passant [% du poids] peu indiqué Granulométrie [mmø] 1 Mise en œuvre dans un sous-sol 2 Mise en œuvre sous bâtiments 3 Mise en œuvre pour nouvelle construction

5 1 2 3 Mise en station Acquisition de données et contrôle Mortier prédosé à sec Malaxeur et pompe 1 Mise en place du tube d injection En fonction de la nature du sol ou du type de projet, le tube est mis en place soit par forage, soit par battage. 2 Compactage Horizontal Statique Le mortier, préparé dans une centrale adéquate, est injecté sous pression dans le sol grâce à une pompe spéciale. En procédant par paliers successifs montants ou descendants, on réalise une inclusion constituée d une succession de «bulbes» de mortier recoupés entre eux. 3 Compactage par colonnes alternées Afin d assurer une répartition homogène du compactage, on commence par un maillage primaire assez large. Ensuite, des colonnes secondaires en intermaille permettent d arriver au compactage optimal. Assurance qualité Enregistrement des paramètres Programme : Compactage Horizontal Statique (1.0.2) Inventaire : Chantier : Lot : 0 Point : 52 1K1 Numéro : 1 Date : Heure : 20:48:03 Intervalle : 2 sec n Légende : Durée [sec] Profondeur [m] Pression coulis [bars] Volume coulis [l/palier] La qualité et l adaptation des caractéristiques du mortier frais font l objet de contrôles réguliers au cône d affaissement En fonction des exigences du projet, le contrôle du compactage peut être réalisé par divers moyens : compilation et interprétation des paramètres d exécution enregistrés automatiquement grâce à un programme développé par Keller, mesure de déformations en surface du sol traité, ou sur des ouvrages, sondages (SPT ou pénétromètre statique) avant et après traitement, Durée point : 19,06 min Profondeur max. : 14,50 m Enregistrement M5 : profondeur, pression et volume sont enregistrés en fonction du temps. Les paramètres peuvent aussi être édités en fonction de la profondeur. Profondeur [m] Zone compactée contrôle par essai de chargement de l inclusion réalisée, pour comparaison par rapport au résultat de la note de calcul. Exemple de sondage au pénétromètre dynamique (avant et après traitement) 13 avant après 5

6 Amélioration de sol Lorsqu un ouvrage est projeté sur un sol de portance insuffisante, une amélioration de sol est souvent nécessaire. En plus des techniques bien connues de vibration profonde des sols, développées par Keller depuis des décennies, le procédé CHS peut se révéler intéressant dans de nombreux cas. Pour la mise en œuvre du procédé, on peut utiliser une gamme variée de machines de forage ou de battage. On peut ainsi adapter le matériel très précisément en fonction des caractéristiques locales des terrains. Avec le CHS, il est possible d atteindre des facteurs d amélioration aussi élevés qu avec les techniques classiques de vibration profonde. Cette technique est utilisée comme alternative, ou en complément de la vibration profonde, particulièrement dans les cas suivants : lorsque l accessibilité ou l espace de travail sont trop réduits, si le traitement doit être effectué sous une hauteur limitée, si pour des raisons environnementales (par exemple à côté d un ouvrage très sensible) on doit employer une technique ne générant aucune vibration, si l amélioration de sol doit être réalisée jusqu à une grande profondeur, si la présence de couches intermédiaires indurées ou d obstacles ne permettent pas la pénétration du vibreur. 1 LE COMPACTAGE 4 Visualisation Plusieurs niveaux peuvent être visualisés séparément A Plate-forme de travail et maillage B Matelas de répartition C Quantités injectées D Bulbes d injection en 3D 2 3 A B 1 Vue d un bulbe d injection excavé 2 Reconnaissance visuelle d une zone traitée 3 Amélioration de sol pour un parc éolien 4 Des logiciels spécifiques per mettent la simulation et la visualisation du traitement C D 6

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8 Reprises en sous-œuvre La fondation d un ouvrage est constituée des semelles ou autres éléments structurels, et du sol sous-jacent dans lequel ces éléments transmettent les charges. L influence de facteurs extérieurs, ou des processus d évolution à long terme dans le sol, peuvent conduire à une diminution de la capacité portante de la fondation. Dans tous ces cas, la mise en œuvre du CHS est particulièrement indiquée. On peut reprendre en sous-œuvre tout type de fondation, pour réhabiliter l existant, pour stopper des tassements dommageables à l ouvrage, et le cas échéant éventuellement diminuer les déformations en relevant les fondations. On peut aussi augmenter la capacité portante d une fondation destinée à reprendre une charge plus importante ensuite, notamment lors de travaux de transformation ou de surélévation. Un des grands avantages du CHS est de pouvoir stopper les tassements, même quand leur origine n a pas pu être clairement déterminée (sols hétérogènes, évolutifs, pollués, etc.). REPRISES EN SOUS-ŒUVRE Reprise d un pont fluvial après des affouillements causés par une inondation 2 Reprise en sous-œuvre d une maison individuelle 3 Augmentation du facteur de sécurité des fondations d une église 4 Reprise en sous-œuvre d un monument historique 8 2 couche d assise couche compressible

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10 Injections de comblement De plus en plus, la diminution des espaces constructibles dans des conditions idéales amène à ériger des ouvrages sur des terrains autrefois considérés comme inconstructibles à cause du sous-sol. C est ainsi que d anciennes décharges, exploitations à ciel ouvert comblées avec des stériles, ou zones d anciennes carrières sont promues zones industrielles ou commerciales, voire destinées à recevoir des immeubles de logements. De même, les zones de fontis consécutifs à des dissolutions karstiques en profondeur nécessitent un traitement adapté. Le CHS est particulièrement indiqué pour compacter tout remblai lâche ou hétérogène, ainsi que pour le remplissage des vides aléatoires dans ce type de terrain. COMBLEMENT Amélioration de sol sous le dallage d un centre de stockage automatisé de grande hauteur, réalisée après montage de la structure alors que sont apparus des tassements inattendus 2 Principe du compactage sous un dallage après Augmentation significative du module et de la compacité du remblai, avec l homogénéité nécessaire des caractéristiques. Relevage de certaines zones affaissées. Amélioration de sol 2 Injection par paliers de bas en haut avant Injections primaire et secondaire, selon une maille régulière Tassements constatés sur le dallage 0,0 m Tout-venant compacté 3,5 m Remblai de matériaux stériles, hétérogène, lâche à très lâche, contenant des morceaux de bois et de métal 14,5 m Sol naturel porteur 10

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12 Suisse Keller-MTS SA Avenue de la Gare 58 Case postale Martigny Tél Fax info@keller-mts.ch Une société de Keller Group plc F