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Les procédés de reprise en sous-œuvre

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Les procédés de reprise en sous-œuvre

1. Le choix et le dimensionnement des étaiements provisoires (ci-dessus, en « tabouret ») requiert une vigilance particulière pour prévenir tout risque d’effondrement.

© (Doc. Bouygues Construction.)

Derrière l’appellation « reprises en sous-œuvre » se cache une grande variété de techniques d’infrastructure, qui ont en commun l’intervention sur des ouvrages existants. Le but : renforcer les fondations ou les reporter sur un sol d’assise inférieur. Souvent réalisés dans un contexte difficile, les travaux impliquent une grande vigilance et un contrôle des déformations des ouvrages.

Les reprises en sous-œuvre répondent à des problématiques très différentes. L’exemple le plus courant consiste en l’implantation d’un ouvrage contre un bâtiment ­mitoyen, lorsque le niveau d’assise de la future construction est inférieur à celui de l’existant. Dans ce cas, le phénomène de poussées latérales, pouvant être exercées par les fondations existantes sur les murs enterrés du nouvel ouvrage, conduit à reporter les charges de l’existant au niveau du futur fond de fouille, en prolongeant les anciennes fondations. Des ­reprises en sous-œuvre sont aussi ­couramment menées dans le ­cadre de ­restructurations lourdes. Les aménagements en superstructure comme en sous-sol y modifient les descentes de charges et peuvent conduire à la surcharge des fondations existantes. Lorsque le terrain d’assise a une capacité portante ­suffisante, le renforcement des fondations peut se limiter à une augmentation de leur surface. Dans le cas contraire, il est nécessaire de changer le niveau d’assise de la structure afin de trouver un sol de qualité suffisante.

Tranchées et puits blindés sur chantiers de faible hauteur

Bien qu’il s’agisse principalement d’une problématique des villes, liée à la rareté des parcelles constructibles et à une forte ­urbanisation, les reprises en sous-œuvre sont rarement dictées par la dégradation du terrain d’assise d’un ouvrage. ­Notamment suite à la formation de cavités souterraines sous l’action de l’eau ou à la modification de la structure interne du sol, celle-ci conduisant à des affaissements ou des tassements. Elles peuvent également s’imposer dans le cas d’une altération préjudiciable des fondations. Par exemple, pour des bâtiments anciens fondés sur des pieux en bois et soumis à la fluctuation des nappes phréatiques ou des fondations en béton, ou maçonnerie, dégradées. Le choix d’une méthode de reprise en sous-­œuvre est conditionné par de multiples paramètres : ­contraintes du site (exiguïté des lieux, hauteur limite, accès, intervention possible depuis la surface, maintien en exploitation de l’ouvrage), contraintes techniques et économiques du projet, caractéristiques géotechniques et hydrologiques du sol, ou encore nature de l’ouvrage et son état (fissuration, tassements admissibles…). Mais la solution la plus pertinente consiste souvent à combiner des procédés complémentaires. Parmi les techniques actuelles, la reprise par tranchées blindées est fréquente dès qu’une faible hauteur de reprise est requise (entre 3 et 8 m). Destinée à reporter des fondations existantes à un niveau inférieur, elle consiste à terrasser en pleine masse en aménageant une banquette ­talutée devant le mur à reprendre. Le ­talus est ensuite ouvert par passes alternées sur 2 à 4 m de largeur, pour permettre la création de la nouvelle fondation jusqu’à la hauteur de l’existant. La jonction avec l’existant est traitée par un bourrage au mortier sans retrait ou au ­ciment expansif, ou par la mise en place de vérins plats. Destinés à la mise en charge des fondations, ces derniers limitent ainsi le risque de déformation de la structure.

Offrant une alternative à la technique précédente, la reprise par puits alternés évite la réalisation de terrassement préalable. Et ce grâce à l’étaiement de l’existant puis au dégagement des fondations existantes sur une longueur de 1,5 à 2 m. De section circulaire, carrée ou rectangulaire, le puits est blindé sur 3 ou 4 faces selon la nature du sol, armé et bétonné. L’opération est répétée en respectant un phasage alterné afin de s’assurer d’une résistance suffisante du béton. Malgré leur aspect traditionnel, les réalisations de puits et tranchées ­blindés sont des opérations délicates qui doivent être entourées de précautions pour éviter un effondrement : il est particulièrement important de les protéger des vibrations et des infiltrations.

Micropieux : appréciables en site exigu

Les micropieux sont par ailleurs utilisés lorsque les profondeurs de reprise sont importantes (15 à 20 m en moyenne, avec des cas à 80 m) ou que les charges appliquées sont élevées (jusqu’à plusieurs centaines de tonnes). Pieux forés d’un diamètre inférieur à 250 mm, ils se composent d’armatures métalliques en tubes, profilés ou barres, mises en place dans un forage et scellées par un béton injecté sous pression.

Les micropieux sont généralement reliés en tête par des longrines, leur liaison avec l’existant pouvant en outre être réalisée avec des vérins plats. Leurs faibles dimensions et l’utilisation d’un outillage léger, démontable et de faible encombrement, les rendent particulièrement adaptés aux contextes exigus. Le jet-grouting permet de créer des structures de forme variée par association de colonnes, demi-colonnes et panneaux en béton de sol, dont les profondeurs peuvent atteindre 85 m environ. Après forage de petit diamètre (100 à 200 mm), le procédé utilise un jet de fluide à haute pression pour déstructurer le terrain et le mélanger avec un coulis liquide autodurcissant. Le jet peut être le coulis seul (jet simple) ou entouré d’un jet d’air (jet double) et éventuellement d’un jet d’eau (jet triple). Le procédé s’utilise dans des terrains meubles (argiles, sables, graviers…), notamment pour le confortement de fondations, à proximité de mitoyen ou dans des sites difficiles limités en hauteur. Lorsque les travaux de reprise sont liés à la création de plusieurs niveaux de sous-sol, toutes les techniques de soutènement peuvent par ailleurs s’appliquer.

Techniques de soutènement pour la création de parkings

À commencer par la paroi ­moulée qui permet de descendre à des profondeurs de 25 à 30 m et de travailler en présence d’une nappe phréatique. Cette méthode consiste à réaliser une tranchée de 50 à 150 cm d’épaisseur, sur 4 à 5 m de hauteur, et à la remplir d’une boue thixotropique assurant provisoirement le maintien des parois par équilibrage des poussées latérales, puis à bétonner à l’aide d’un tube plongeur. Garantissant une grande sécurité de mise en œuvre, cette solution est toutefois onéreuse car elle implique la création de parois de forte épaisseur, au parement imparfait. D’autres variantes peuvent de fait être utilisées comme la paroi berlinoise – réalisée par l’intégration de profilés métalliques dans le sol et leur liaison par des planches de coffrage ou dalles béton au fur et à mesure du terrassement. La paroi parisienne repose sur l’utilisation de pieux forés bétonnés avec armature en attente. Le bétonnage par tranches horizontales permet ainsi d’obtenir un soutènement définitif, éventuellement ­porteur.

En marge de toutes les techniques de reprise en sous-œuvre, les injections de sol sont utilisées de manière curative ou préventive pour renforcer la capacité portante d’un sol, diminuer sa perméabilité, voire régénérer des massifs de fondation en ­maçonnerie ou en béton.

Elles reposent sur l’envoi à haute pression d’un coulis autodurcissant, composé selon les cas de produits chimiques, de résines organiques, de ciment avec adjuvants (plastifiants, accélérateurs de prise…), de bentonite… Les avantages de telles techniques sont liés à la nature du sol. En revanche, leur inconvénient tient à la difficulté de contrôler l’efficacité de l’injection en cours de travaux.

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