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Les méthodes d’amélioration des sols font partis des outils pour faire face aux déformations des sols, sont utilisées dans la prévention des risques sismiques ainsi que pour la consolidation des terrains à la structure hétérogène.
De nombreuses techniques ont été développées pour l’amélioration des caractéristiques géotechniques et les propriétés mécaniques des terrains.
Certaines de ces méthodes sont très anciennes comme le battage de pieux de bois dans les sols de faible portance, d’autres sont plus récentes comme les méthodes d’injection, de pilonnage ou de congélation. Elles ont connu, depuis une vingtaine d’années un développement considérable et sont maintenant utilisées comme un élément à part entière des projets.
L’amélioration des sols s’introduit dans divers projets tels que :
- La sécurisation des terrains supportant les pistes, hangars et zones de frets des aéroports
- Des zones commerciales
- Des complexes industriels
- Des silos de stockage
- Des raffineries (réservoirs, etc …)
- Des zones d’habitation
L’application des méthodes d’amélioration des sols nécessite une bonne connaissance du sol à traité (granulométrie, composition, teneur en eau).
Aussi, il existe de nombreux procédés différents, le but étant de trouver la solution la plus efficace et la plus économique. Les traitements peuvent avoir un caractère définitif ou provisoire pendant la phase chantier. Ces techniques restent assez onéreuses car elles nécessitent l’intervention d’entreprises spécialisées.
Dans cet article, nous allons voir brièvement les méthodes d’amélioration de sol les plus utilisées :
1) Le compactage dynamique :
Il s’agit d’un procédé qui consiste à pilonner le sol en surface avec une masse. L’énergie transmise par chaque impact pénètre dans le sol et produit une déstructuration.
Au bout de quelques jours (ou semaines), une restructuration s’opère qui aboutit à des caractéristiques de portance améliorées.
Le matériel est constitué d’un pilon de 8 à 50 tonnes (coque d’acier cubique ou cylindrique pleine de béton armé) manipulé par un engin de levage (jusqu’à 40 m de hauteur de chute).
La hauteur courante est de 10/15m, elle peut atteindre 25/30m.
Souvent, plusieurs opérations de compactage sont nécessaires, séparées par un laps de temps de quelques semaines (2 à 6).
Le procédé s’applique aux sols sablo-graveleux, et aux matériaux argilo-limoneux saturés à condition qu’il y ait présence d’air.
Cette méthode permet de traiter en profondeur par des actions de surface.
La consolidation dynamique permet de compacter les sols granulaires de 5 à 10 m de profondeur.
2) Les colonnes ballastées
Cette technique est utilisée dans les sols cohérents tels limons et argiles.
Le dispositif de forage est composé d’un tube prolongé en partie basse par un vibreur électrique ou hydraulique. Ce dispositif est foncé dans le sol à l’aide du vibreur et crée ainsi une empreinte en refoulant le terrain jusqu’à la base du massif à consolider.
L’introduction latérale du ballast à la base du vibreur est réalisée soit gravitairement soit à l’aide d’une pompe à graviers.
Ce remplissage est effectué par couches successives tout en maintenant la vibration afin de compacter le ballast et de continuer à refouler le sol. Dans certains cas particuliers, il est possible de procéder à un remplissage complémentaire de coulis bentonite-ciment simultanément à la mise en place du ballast à l’aide d’un tube latéral.
L’ensemble de ces opérations est réalisé par passes remontantes sur la totalité de la hauteur de terrain à consolider.
3) La congélation
La congélation des terrains est un procédé à caractère provisoire, employé pour le creusement de fouilles, de puits ou de galeries. Elle rend le sol étanche et résistant.
Le schéma de principe du procédé est le suivant :
1. Exécution de sondages encaissant l’ouvrage à construire, sur la hauteur des couches aquifères, espacement des forages voisin de 1 m.
2. Mise en place de tubes réfrigérants (sondes) : fermés à leur base, ils contiennent des tubes plus petits ouverts à leur partie inférieure.
3. Mise en circulation d’un liquide à basse température arrivant par le tube intérieur et remontant dans l’espace annulaire en empruntant la chaleur au terrain encaissant.
4. Congélation progressive des couches autour des sondes, obtention d’une paroi de terrain gelé dur et imperméable.
5. Maintien de cette paroi durant les travaux de génie civil.
Le principe est de transformer l’eau interstitielle en glace, assurant ainsi une liaison étanche et résistante entre les grains du terrain, et conférant au terrain congelé une résistance mécanique élevée.
Article écrit par S. Z. , le 26.07.2022
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