Traitement du sol par colonne ballastées

II.2.4.2. Le procédé de jet grouting Soilcrete :

Le nom «Soilcrete» vient de la rencontre des notions de «soil» (sol) et «concrete» (béton en anglais).Du sol avec une consistance de béton, une description qui caractérise ce type de stabilisation de sol.

Le procédé de jet grouting «Soilcrete» se définit comme une stabilisation de sol à l'aide de ciment. Le sol est découpé grâce à des jets sous haute pression d'eau ou de coulis de ciment (éventuellement enrobés d'air), présentant des vitesses supérieures ou égales à 100m/sec en sortie de buse.

II.2.4.3. Domaine d'application des différentes techniques d'injection :

Le sol découpé autour du forage est mélangé au coulis de ciment. Ce mélange sol/coulis est en partie refoulé jusqu'en haut du forage par l'espace annulaire entre les tiges et la paroi du forage. Différentes configurations géométriques d'éléments de Soilcrete peuvent être réalisées.

Le rayon de découpage du jet, qui peut atteindre 2,50m, varie en fonction du type de sol à traiter, du type de procédé Soilcrete et de la nature du fluide à haute énergie.

II.2.4.4. Applications :

Contrairement aux méthodes de stabilisation de terrain conventionnelles, le Soilcrete peut être utilisé pour stabiliser et étancher tout type de sols (des alluvions lâches aux argiles).

Ceci s'applique également aux sols hétérogènes et aux couches à caractéristiques changeantes, y compris les matériaux organiques.

Les roches tendres comme le grès ont aussi été traitées par Keller.

II.2.4.5.Les propriétés du Soilcrete :

En fonction du but à atteindre, le Soilcrete est utilisé soit comme un moyen de stabilisation, soit comme un élément étanche. Une combinaison de ces deux propriétés est nécessaire de plus en plus fréquemment.

La résistance en compression du Soilcrete varie de 2 à 25 MPa et dépend de la quantité de ciment utilisé et de la proportion de sol restant dans la masse de Soilcrete.

L'effet d'étanchéité du Soilcrete contre les infiltrations d'eau est obtenu en sélectionnant la composition adéquate du coulis à utiliser, avec si nécessaire l'ajout de bentonite.

Le type et la quantité de coulis injecté, ainsi que la nature et le volume de sol restant dans la masse de Soilcrete, déterminent ses propriétés vis-à-vis de l'étanchéité.

1) Résistance à la compression du Soilcrete :

II.2.4.6. Développement de la résistance du Soilcrete :

En fonction de la nature des sols, un écran de Soilcrete permet de réduire considérablement le coefficient de perméabilité.

Une grande rigueur dans la production est nécessaire pour atteindre la haute qualité requise pour obtenir le degré d'étanchéité recherché. Les caractéristiques de renforcement et d'étanchéité des colonnes de Soilcrete sont utilisées pour de nombreuses applications. Le type de coulis doit être adapté en conséquence.

II.2.4.7. Les différents procédés :

Le Soilcrete peut être réalisé de trois façons différentes. La méthode à utiliser est déterminée par le type de terrain prédominant, la forme géométrique, ainsi que la qualité recherchée des éléments de Soilcrete.

1.

Procédé direct Simple :(Soilcrete- S)

S'effectue avec un jet de coulis pour découper et mélanger le sol simultanément sans enrobage d'air. La vitesse du jet en sortie de buse est supérieure à 100 m/sec.

Le procédé Soilcrete S (figure13.a) est utilisé pour des petites à moyennes colonnes de jet grouting.

2. Procédé direct Double : (Soilcrete- D)

S'effectue avec un jet de coulis pour découper et mélanger le sol simultanément. Pour augmenter la capacité d'érosion et le rayon d'action efficaces du jet de coulis, le jet est enrobé d'air au moyen d'une buse annulaire.

Le procédé Soilcrete D (figure13.b) est principalement utilisé pour des blindages de fouilles, reprises en sous-oeuvre et bouchons étanches.

(Figure 13.a) (Figure 13.b)

3. Procédé Triple : (Soilcrete- T)

Découpe le sol avec un jet d'eau enrobé d'air. Le coulis est injecté simultanément par une buse supplémentaire située sous la buse d'eau. La pression du coulis est supérieure à 15 bars. Une alternative à ce procédé consiste à utiliser le jet d'eau sans enrobage d'air, notamment pour des colonnes subhorizontales. Présenté dans (Figure 13.c)

Le procédé Triple est utilisé pour les projets de reprise en sous-oeuvre, voiles étanches et bouchons étanches.

(Figure 13.c)

II.2.4.8 Séquences de mise en oeuvre :

L'installation de chantier pour le Soilcrete comprend des containers de stockage, des silos et une unité compacte de malaxage et d'injection. Des flexibles relient l'unité de pompage à la foreuse en station. La hauteur du mât varie de 2,40 m dans les soubassements à plus de 35 m dans les espaces ouverts.

Les points de forages sont normalement situés dans des petites tranchées équipées de pompes. De là, les poils, mélange eau/ciment/sol, sont pompés vers des bacs de décantation ou des réservoirs.

1 Forage :

Des tiges de forage équipées avec un porte- buses de jet et un taillant sont utilisés pour forer le trou jusqu'à la profondeur requise. En général, le coulis est utilisé comme fluide de forage pour stabiliser le forage pendant la phase de forage.

Pour traverser la maçonnerie ou le béton, on utilise des taillants spéciaux.

2. Jet :

La déstructuration de la structure granulaire avec un puissant jet de fluide commence en partie basse de l'élément de Soilcrete. L'excédent du mélange eau/ sol/ciment est évacué à la surface par le vide annulaire entre la tige de forage et la paroi du forage. Les paramètres de production prédéterminés sont enregistrés en continu.

3. Injection :

Pour tous les types de Soilcrete, un coulis de ciment est injecté sous pression simultanément à l'érosion du sol. Les turbulences créées par la technique du Jet résultent en un mélange uniforme du coulis avec le sol dans la zone de traitement. Jusqu'à ce que l'élément de Soilcrete commence à faire prise, la pression hydrostatique dans le forage est maintenue par l'ajout de coulis dans le forage.

4. Remontée :

Les éléments de Soilcrete de toutes formes peuvent être réalisés aussi bien en continu qu'avec des reprises, et combinés et connectés de toutes les manières.

La séquence de travail respecte les exigences techniques et les conditions de la structure à traiter.

II.2.5. Autres techniques :

1. Préchargement

Cette méthode est utilisée sur des terrains dont le tassement évolue durant plusieurs années.

1.1.Principe

Cette technique consiste à placer sur le terrain une charge égale à la charge définitive Pf augmentée éventuellement d'une surcharge P qui assure tout ou une partie des effets suivants(figure.22):

- produire un développement rapide des tassements de consolidation primaire et accélérer l'apparition et le développement des tassements de consolidation secondaire; on peut rendre ainsi le sol traité plus rapidement constructible, sans redouter à moyen ou à long terme des tassements absolu sou différentiels importants;

- augmenter la résistance au cisaillement et la capacité portante du massif de sol.

Figure.22.Principe de préchargement pour le contrôle des tassements

1.2. Domaine d'application et techniques de mise en oeuvre

On applique généralement ces méthodes sur des mauvais terrains composés principalement de sols fins (faible perméabilité). Pratiquement, deux techniques sont utilisées pour appliquer au sol la contrainte de préchargement:

Surcharge en terre :

La méthode la plus courante (figure.23.a) consiste à édifier sur le site un remblai (une solution alternative est de remplir des réservoirs d'eau, utiliser des containers de stockage ou encore l'aménagement d'une route provisoire pour faire circuler des engins qui représentent des surcharges mobiles). On augmente ainsi la contrainte totale appliquée à la surface de la couche compressible et en fin de consolidation, quand les surpressions interstitielles créées par la charge sont dissipées, la charge apportée par le remblai est supportée par le squelette du sol, qui se déforme sur toute son épaisseur. De plus, la lenteur des phénomènes permet le

déchargement du terrain pendant la construction sans risque de gonflement et de retour à l'état Initial du terrain (phénomènes élastiques). Lors de la mise en place de ce procédé, une couche de sable est préalablement installée pour épouser les déformations du sol sous jacent et contribue a l'évacuation de l'eau qui peut arriver à la surface. Sur des sols très peu perméables, on peut associé le pré chargement a un réseau de drains verticaux afin de faciliter l'évacuation de l'eau. Avec un repère préalablement fixé, on mesure régulièrement le tassement du sol et, lorsqu'il a atteint une valeur considérée acceptable, on peut décharger et exécuter la construction des fondations superficielles.

En général, si la hauteur du mauvais terrain dépasse 5 mètres, on prévoit après le chargement un système de fondation en radier car il reste des risques de tassements différentiels.

Figure.23.a

s La consolidation atmosphérique :

Cette méthode est de type isotrope. Elle permet une amélioration des caractéristiques du sol, la rupture et le fluage latéral sont impossibles. Cette méthode consiste à utiliser la pression atmosphérique, en appliquant un vide partiel sous une membrane étanche posée à la surface du sol (figure 23.b); on diminue dans ce cas la distribution d'équilibre des pressions interstitielles dans le massif de sol, à contraintes totales constantes. Ce système est toujours couplé à un réseau de drainage vertical et parfois horizontal. L'utilisation de cette technique a été limitée pendant longtemps par la mauvaise qualité des membranes disponibles; cet obstacle est désormais levé et le recours à l'application du vide devrait se développer.

Pour tous les travaux de chargement dont la durée est mensuelle, il faut prendre des précautions avec le mouvement annuel des nappes. La qualité du tassement sera différente en fonction de la hauteur du niveau piezométrique.

On peut aussi diminuer les pressions interstitielles, et donc précharger le sol, en rabattant la nappe dans la zone à consolider (figure 23.c). Les effets de cet abaissement de la nappe sur le voisinage doivent être soigneusement étudiés dans ce cas.