Ouvrages hydrauliques Les solutions du groupe Keller En tant que leader mondial des travaux géotechniques, Keller dispose d une expérience internationale de plus de 150 ans à laquelle s ajoutent des ressources et des compétences qui lui permettent d accomplir tous types de travaux géotechniques, en particulier les techniques de renforcement de sol ainsi que les injections, particulièrement adaptées aux travaux hydrauliques. Keller a participé à la mise au point et au développement de l ensemble des techniques reconnues d injection et s efforce continuellement d élargir le spectre des types de sols injectables. Brochure 1000-07F Les développements notables portent entre autres sur des techniques brevetées : Les injections de compensations Soilfrac reconnues pour les contrôles des tassements durant les excavations de galeries en tunnel ou le soulèvement d ouvrages. Les avancées dans les technologies et les matériaux dans le procédé Soilcrete ont permis par exemple, grâce au "super jet", de réaliser des colonnes de plus de 4 m de diamètre permettant des économies en termes de délais et de coûts.
Techniques d injection Applications Soilfrac Soilcrete Imprégnation Contrôle des nappes Reprises en sous-œuvre Contrôle des tassements Consolidation/ renforcement de sol Compensation de tassements Comblement de vides Injection de barrages Soutènements Contrôle de venues d eau Comblement de carrières et puits Injection de pieux Fuites de conduites Bouchons étanches Vides karstiques Traitement de cavités Fonds de puits Injections de tunnel Injections sous dallages Traitement anti-liquéfaction Compactage de sol Fondations Injection solide Remplissage Instrumentation Selon les besoin des projets, Keller est amené à instrumenter ces travaux par le biais de différents procédés, dont les plus fréquents sont les suivants : Piézomètres Inclinomètres Capteurs de pression interstitielle Tassomètres et extensomètres à corde vibrante
Les réponses de Keller aux défis de la géotechnique Injections Selon les procédés utilisés (jet grouting Soilcrete, Soilfrac, CHS, IRS, IGU) les injections permettent de consolider le sol, de réaliser des fondations, des reprises en sous-œuvre, des réparations de quai, des rideaux étanches, des bouchons injectés, ou encore de stabiliser ou même soulever des bâtiments ou d obturer des puits résurgents. Procédés
Injections conventionnelles Il existe trois applications principales : Les injections des roches fracturées Les injections des alluvions L injection de remplissage de cavités Les techniques et produits injectés diffèrent totalement selon la nature des terrains à traiter. Barrage de Ghrass (Maroc) Réalisation d un rideau étanche 29.740 ml de forages (20 et 140 m) 652 points d injection 1.262 m3 de coulis injecté 63 pertes totales d eau traitées au mortier 263 ml de sondages de reconnaissances 136 essais Lugeon Instrumentation des injections Barrage de Ricobayo II Zamora (Espagne) Traitement de sol Injections de consolidation et d'étanchéité dans les galeries et la conduite forcée Injections de consolidation et d'étanchéité de la conduite forcée, diamètre de 7,5 m Section supérieure horizontale (+ 651,67) de 25 m Section inférieure (+ 590,00) de 25 m séparée par une étendue section inclinée à 45 de 60 m Forage en roto-percussions à l air Foreuse sur plateforme déplacée à l aide de treuils depuis la crête 160 tonnes de ciment injectées 4.600 ml de forages
Soilcrete - Jet grouting La technique du jet grouting est utilisée pour traiter une variété de problèmes concernant les ouvrages hydrauliques. Les principaux avantages du jet grouting sont les suivants : Intervention contre, dans et sous les existants Flexibilité des formes géométriques Reprise des charges et étanchéité Barrage Wickiup - La Pine, Oregon (USA) Traitement du risque de liquéfaction Deux horizons composés de silts et de cendres volcaniques sont succeptibles de se liquéfier sous séisme. Les sols ont été stabilisés en place par la technique du Super Jet. 854 colonnes Diamètre = 4 m
Barrage de Caceres (Espagne) Reprise de la fondation par colonnes isolées (Ø 1,50 m) de type 3 Cette solution a été retenue car une purge jusqu au substratum présentait un risque important d instabilité. Voiles d étanchéité par colonnes de jet grouting sécantes 2.500 m² Diamètre = 1,50 m Entraxe = 1,00 m Barrage Escalona Navarres, Valencia (Espagne) Imperméabilisation de la fondation de l ouvrage : Par colonnes sécantes de Soilcrete de 1,20 m de diamètre Par injection conventionnelles Mise en place du drainage en aval
Parois étanches La réalisation d une paroi d étanchéité peut être soit définitive, soit provisoire, dans le cas où son rôle est d assurer la mise hors d eau du site durant la phase de construction des ouvrages. Il existe plusieurs techniques classiques comme les parois moulées ou les parois de pieux sécants, ou plus novatrices comme les parois de soil mixing ou de jet grouting, qui présentent l avantage de ne pas générer de déblais. Trench Remixing Deep (TRD) Le procédé TRD est une méthode innovante de mélange de sols en profondeur développée au Japon, qui emploie un outil ressemblant à une "tronçonneuse verticale" qui permet de couper le sol et de le mélanger à un coulis de ciment sans ouvrir de tranchée. Idéal pour les projets nécessitant un mur de haute qualité ou pour des conditions où les méthodes de constructions typiques seraient difficiles, le TRD a été utilisé avec beaucoup de succès pour construire des murs de rétention du sol. Avantages du procédé : Travaux sans tranchée Paroi continue sans joints Découpage, injection et mélange simultanés Mélange hautement homogène Centre de gravité de l atelier bas Profondeur jusqu à 50 m Essais d écrasement sur le sol-ciment Écrasement de carottage Contrôles vidéo à l intérieur des carottages Digue Herbert Hoover, Lac Okeechobee - Floride (USA) Réhabilitation de la digue suite au passage de l'ouragan Katrina (5 kilomètres, profondeur de 15 à 25 mètres)
Deep Soil Mixing Le Deep Soil Mixing (mélange de sol en profondeur) a été inventé au Japon et en Scandinavie. Cette méthode a été développée et perfectionnée par Keller et convient parfaitement aux terrains mous et/ou perméables. La technologie DSM requiert une grande expérience et un haut niveau d expertise à toutes les étapes, de la conception à l exécution. Par ailleurs il est impératif de disposer d un matériel spécifique pour le forage et l incorporation du liant, afin de satisfaire aux exigences en matière de qualité et de traçabilité des procédures et des produits. Il existe deux grandes catégories de méthodes de DSM. Le sol peut être mélangé mécaniquement, soit avec un coulis de liant (voie humide) ou alors avec un liant non hydraté (voie sèche). Voile étanche - Oy Uimaharju (Finlande orientale) Étanchéification des sables en aval des bassins de rétention d eaux usées d une usine pour la protection du lac avoisinant. Mélange de ciment et bentonite par voie sèche (800 mètres linéaires - profondeur 9 m).
Digue de la Vistule, Varsovie (Pologne) Voie humide - Double tarière de 2 x 70 cm Profondeur : 8 m Atelier de soil mixing équipé d'une triple tarière
Voiles mixtes Les voiles mixtes consistent à associer différentes techniques citées précédemment, comme le Soilcrete, les injections ou le DSM. Digue le long du Danube - Spitz (Autriche) 5.000 ml de pieux forés, profondeur 12 m 10.000 m² de lamelles de jet grouting, profondeur 9 m
Voiles minces vibrés Le procédé du voile mince vibré consiste à réaliser une membrane étanche sous forme d une succession de lamelles de coulis, en les recoupant les unes aux autres afin de garantir la parfaite continuité de la membrane. Il est couramment employé en Allemagne, où Keller compte à son actif plusieurs kilomètres de traitement le long du Rhin. Réhabilitation de la digue de protection du Rhin dans les Alpes - Diepoldsau (Suisse) 30.500 m² Profondeur : 17,5 m Perméabilité : k f < 10-8 m/s R C > 50 N/cm² (0,5 MPa) Voiles minces vibrés La section du voile mince est soit régulière avec l emploi d un vibreur en tête de profilé, soit variable avec l emploi d un vibreur de profondeur. Paroi d étanchéité Voies Navigables de France, Noyelles sous Lens (France) Le corps de digue est composé de matériaux miniers, pour l essentiel du schiste noir reposant sur le sol naturel constitué de silt argileux. 10 cm d épaisseur Profondeur : 8,30 m Linéaire total : 2,3 km Délai : 5 mois
Voile mince étanche vibré grande profondeur Barrage du Cheliff à Mostaganem (Algérie) Réalisation d une paroi étanche temporaire autour de la fouille de l évacuateur de crues. 25 m de profondeur 10.000 m² au total Soilfrac - Injections de compensation À l origine, le procédé de Soilfracturing (claquage du sol) a été utilisé par l industrie pétrolière, afin de créer dans le sous-sol des cheminements préférentiels du pétrole vers les pompes d extraction. Dans les années 60, les ingénieurs de Keller ont trouvé pour cette technique d intéressantes applications dans le domaine des fondations. Soilfrac est la marque déposée de Keller pour ce procédé. Obturation de puits artésiens à Adrar (Algérie) Cimentation de forages de reconnaissance pétroliers. Niveau statique de l'eau : + 50 m/t.n. Suite à des forages d'exploration à plus de 100 m de profondeur, deux puits n'ont pas pu être colmatés en raison de la remontée sous pression d'eau salée. La technique Soilfrac a permis d'injecter du coulis à partir de forages périphériques, ce qui a permis de colmater efficacement les puits.
Renforcement de sol Ces techniques permettent d améliorer les caractéristiques du sol en place, de façon à lui conférer portance, maîtrise des tassements et capacité à résister aux séismes (anti-liquéfaction). Vibrocompactage - Réagencement de la structure granulaire des sols Barrage de l'oued Ziatine (Tunisie) Travaux d'amélioration de sol par vibrocompactage des dépôts alluvionnaires et éoliens constituant la fondation de la digue du barrage (retenue de 33 millions de mètres cubes d eau). Diminution de la perméabilité par la réduction des vides entre grains. Traitement sur 135.000 m² Profondeurs pouvant atteindre 35 mètres 2.900.000 mètres cubes de sol traité Colonnes ballastées - Inclusions de ballast Barrage sur l Oued Kissir (w. Jijel, Algérie) Agence Nationale des Barrages et Transferts (A.N.B.T.) Traitement anti-liquéfaction et réduction des tassements différentiels 64.000 ml à 22 m de profondeur
Inclusions rigides La technique des inclusions rigides type INSER consiste à transférer les charges de surface vers une couche de sol plus résistante. On obtient ainsi une réduction du tassement par soulagement des couches compressibles. Keller propose plusieurs techniques de mise en œuvre : Tube vibrofoncé Par vibreur à sas Par forage (avec ou sans refoulement) Par injection solide ou CHS (Compactage Horizontal Statique) Ce dernier procédé est particulièrement recommandé pour les reprises en sous-œuvre. Il permet également de combler des vides, de compacter le sol et de le stabiliser. L'injection se caractérise par une consistance solide du mortier employé, riche en sable et en filler, qui refoule latéralement le sol sans claquage, créant au fur et à mesure de la remontée du train de tiges une colonne rigide formée de bulbes. Amélioration de sol par inclusions rigides réalisées en CHS - Canal d Aragon (Espagne) 2.000 ml de forage, 313 m3 d injection Soutènement et ancrages Soutènements mixtes Réalisation d un soutènement définitif pour la construction d'un barrage hydroélectrique Paroi de pieux sécants de 1200 mm 109 ancrages à câbles permanents de 9 et 12 torons 3 cellules de charge Soutènement par pieux sécants et tirants d ancrage Barrage hydroélectrique de Frieira Ponte Barxas - Orense (Espagne)
Injection - Barrage Youssef Ben Tachfine (Royaume du Maroc) Digue de protection du Rhin dans les Alpes, près de Diepoldsau (Suisse) Écran d'imperméabilisation du noyau central du barrage Millares II, Valence (Espagne) Forage de piézomètres inclinés au barrage de Canelles (Huesca - Espagne) Écran d'imperméabilisation et injections de consolidation et drainage au barrage de Rialp (Lérida - Espagne) Voile de jet grouting sur la rivière Pirón en Iscar (Valladolid - Espagne) Passerelle et écran drainant dans le terrain et le corps de la digue de Camarasa (Lérida - Espagne)
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