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Des solutions dépendant du contexte géologique

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Des solutions dépendant du contexte géologique

Joseph Lavisse, ingénieur principal service Projets chez Solétanche-Bachy, leader mondial en matière de travaux et technologies du sol, balaye le champ des techniques d’intervention. Le choix de ces dernières relève à la fois des conditions architecturales et de la nature du sol.

Les Cahiers techniques du bâtiment : Quelles sont vos prérogatives et les paramètres techniques à prendre en compte dans les travaux d’infrastructure des bâtiments ?

Joseph Lavisse : Notre rôle consiste à infléchir les solutions d’interventions géotechniques pour trouver la réponse la mieux adaptée aux besoins du maître d’ouvrage en termes de réalisation technique, de délais et de coûts, puisque les capitaux sont immobilisés dès le lancement de l’opération. En effet, en superstructure, les techniques et les règles de calculs s’avèrent bien maîtrisées et quasi standardisées dans des situations relativement régulières. En revanche, les travaux d’infrastructure sont uniques, car confrontés à l’hétérogénéité du sol. Même si nous essayons de cerner le mieux possible cette inconnue, des situations nouvelles peuvent apparaître en cours de chantier, qu’il convient de pallier. Enfin, il faut vérifier que l’ouvrage se comporte comme on l’a imaginé et qu’il n’engendre pas de déformations excessives vis-à-vis des existants environnants. C’est pourquoi ces travaux spéciaux restent un art où prévaut l’expérience. En fonction du nombre de niveaux de sous-sol à réaliser, de la présence d’eau ou non, de la pente, etc, il est évident que le choix des techniques sera différent. S’il s’agit d’une fouille, ce choix s’effectue en fonction de la profondeur à réaliser, de la nature du terrain et de sa capacité à assurer la force portante, des conditions de tassements imposées par le BET structure, de l’hydrogéologie liée à la nappe phréatique, des existants et de la « sensibilité » du voisinage. Globalement, dans nos interventions de bâtiment, nous sommes confrontés à deux types de problèmes souvent associés : la réalisation des soutènements et la mise hors d’eau des fouilles et des fondations.

CTB : Qu’en est-il des travaux de fondations spéciales ?

J. L. : La problématique des fondations consiste à transmettre les charges verticales apportées par l’ouvrage au terrain, ainsi que les efforts horizontaux dus au vent et au séisme. Si le sol est de qualité, l’immeuble est simplement posé sur le sol via des fondations superficielles de type semelles filantes ou radier. En revanche, si la couche résistante se trouve à une profondeur supérieure à celle du fond de fouille, on va réaliser des éléments de fondations profondes intermédiaires, constitués par des pieux forés circulaires, des barrettes ou éléments de parois moulées de plus grande section, correspondant à un immeuble de plus grande hauteur. Dans le cas d’un bâtiment existant mal fondé, d’une modification de sa destination, d’une augmentation des charges intérieures, ou encore d’une rehausse, on pourra effectuer une reprise en sous-œuvre au moyen de micropieux exécutés avec des outillages capables d’évoluer dans les sous-sols avec des poteaux et des hauteurs limitées de 2,20 à 2,50 m. Parmi les solutions d’amélioration du sol en place pour asseoir un bâtiment de faible hauteur, on peut aussi retenir le préchargement associé à des drains. Il s’agit de mettre en œuvre une charge supérieure à celle du bâtiment à venir, de réaliser un drainage pour expulser l’eau du terrain qui reste écroui – c’est-à-dire avec une faible déformabilité – jusqu’à la construction de l’ouvrage.

CTB : Et pour les techniques de soutènement ?

J. L. : Pour créer des sous-sols, il faut réaliser une fouille et maintenir les parois qui doivent résister à la poussée des terres. Si l’on terrasse sous le niveau de l’eau, il convient aussi de contrer sa poussée et d’éviter que cette dernière ne pénètre dans le sous-sol. Dans les cas de fouilles de faible hauteur et de terrains hors d’eau de bonnes caractéristiques, on dispose d’une panoplie de techniques de soutènement, dont les parois berlinoises. A contrario pour des fouilles profondes dans l’eau, on a coutume d’utiliser en France la paroi moulée avec des ancrages précontraints dans le sol, tandis que les pays anglo-saxons privilégient des techniques à base de pieux sécants. À noter que les parois berlinoises qui requièrent un matériel de mise en œuvre moins lourd que les parois moulées nécessitant de la boue bentonitique, s’avèrent intéressantes pour des sols en pente et très durs avec des emprises exiguës. Quant à la gestion de l’eau, elle intervient essentiellement en phase travaux pour réduire au maximum les débits de pompage à rejeter. Elle implique de prolonger le soutènement jusqu’à la couche étanche ou de relier cette enceinte verticale par un fond injecté horizontal, réalisé au moyen de forages rapprochés et d’injections de coulis de ciment.

CTB : Plus précisément, en quoi consistent ces différentes interventions ?

J. L. : Une paroi berlinoise met en œuvre des pieux verticaux bétonnés ou munis d’un profilé métallique, espacés de 2 à 3 m, sur lesquels on vient réaliser un voile en béton projeté au fur et à mesure du terrassement. Stabilisé par des tirants ou par des butons, ce voile de soutènement sera le plus souvent intégré à l’ouvrage définitif. Pour sa part, la paroi moulée se compose d’un mur en béton armé exécuté dans le terrain préalablement à toute excavation. Chaque panneau de mur varie entre 0,50 et 1,50 m de largeur, 5 à 6 m de longueur pour une profondeur allant jusqu’à plusieurs dizaines de mètres. Comme dans le cas précédent, ce mur est ensuite maintenu par des tirants ou des butons lors de l’excavation. Outre ces solutions les plus utilisées, on dispose du système de butonnage déclinable à l’infini. Pour assurer le maintien d’un soutènement, on peut en effet, rediriger un effort vers le terrain via des tirants d’ancrage, rediriger un effort externe vers un autre soutènement ou vers le fond de fouille. Dans cette catégorie d’interventions, on trouve les butons horizontaux qui relient deux parois parallèles ou en angle, ou les bracons qui prennent appui sur le fond de fouille. Dans une technique de construction en taupe, ce sont les planchers de la structure exécutés au fur et à mesure du terrassement et fondés sur des poteaux mis en place dans des pieux préalablement au terrassement de la fouille, qui jouent ce rôle. Il existe aussi la technique du talutage ou risberme, consistant à ménager un volume de terrain le long du soutènement, afin de favoriser le terrassement au centre de la fouille et la construction d’une partie de l’infrastructure sur laquelle viendront s’appuyer les butons, avant d’effectuer le terrassement jusqu’au fond de fouille. D’autres techniques spécifiques peuvent également être utilisées, telle la jupe injectée pour constituer une enceinte semi-étanche, et le jet grouting.

CTB : En définitive, quel est l’enjeu du choix technique ?

J. L. : Pour répondre aux besoins, les données doivent être les plus claires possibles et le contexte hydrogéologique bien défini dès le début. La reconnaissance de sol menée par le maître d’ouvrage est essentielle pour choisir la technique à mettre en œuvre. Parfois, plusieurs techniques peuvent être utilisées pour un même ouvrage à construire, et c’est l’optimisation en termes de coûts et de délais qui détermine la solution. Outre l’enveloppe définie pour les sous-sols, le choix dépend aussi des exigences architecturales. De grands volumes intérieurs peuvent en effet créer une impossibilité structurelle de maintenir les parois par les structures intérieures. En termes de bâtiment, ce sont généralement les phases travaux qui représentent les conditions les plus critiques. Après la construction, les planchers du bâtiment viendront buter les soutènements et réduire les sollicitations observées. En revanche, le niveau d’eau peut avoir une importance dans le comportement de l’ouvrage. Plus encore qu’ailleurs, il n’existe pas de compromission possible avec la technique.

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°266

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