Ouvrages Souterrains. Les MicroPieux, Généralités {A. JAUBERTOU} ENPC Soletanche Bachy

UTILISATION DES TUBES POUR LES TRAVAUX DANS LE SOL

LES LES MICROPIEUX MICROPIEUX

GENERALITES

Ouvrages Souterrains

- ENPC - 15 février 2008 - Les micropieux - par A. Jaubertou

MICROPIEUX MICROPIEUX • Définitions • Principes de réalisation • Résistances ( interne et externe ) • Essais • Considérations de conception et de mise en œuvre • Contrôle qualité • Domaines d ’application Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX

Définitions

Selon le DTU 13 - 2 ( marchés privés ) et le FASCICULE N° 62 ( marchés publics ) Ce sont: des pieux forés de diamètre Ù 250 mm p Forage : Il est accompagnée d ’un remplissage simultané ou différé de coulis ( ou de mortier ).avec généralement la mise en place d ’une armature ( tube, barre,…)

Scellement: gravitaire ou en pression Nota: Quand le sol le permet, on peut envisager de remplacer le forage par: du lançage du battage du fonçage Ces documents définissent 4 types de micropieux selon leurs modes d ’exécution.

Selon la norme européenne ( à venir ) les micropieux sont: Pieux forés de diamètre < 300 mm Pieux à refoulement de sol de diamètre < à 150 mm Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX Principes de base pour la réalisation des micropieux forés Micropieux forés tubés sans armatures ( type I - DTU 13 - 2 ) • Remplissage gravitaire • Remplissage en pression

Micropieux forés munis d’armatures • Scellement gravitaire ou à faible pression ( type I si tubé ) ou ( type II - DTU 13 - 2 ) • Scellement avec injection globale ( IGU ) avec P > 1 Mpa ( type III - DTU 13 - 2 ) • Scellement avec injection répétitive et sélective ( IRS ) avec P > 1 Mpa ( type IV - DTU 13 - 2 )

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MICROPIEUX MICROPIEUXFORES FORESTUBES TUBES--AVEC AVECOU OUSANS SANSARMATURE ARMATURE

1 Forage (avec tubage) TYPE I du DTU 13 - 2 2 Remplissage du tubage avec un coulis mortier (+ éventuellement armature) 3 Détubage avec mise en pression du mortier en détubant

1 Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES -- AVEC AVEC ARMATURE ARMATURE Type II du DTU 13 - 2 1 Forage avec ligne d ’outil 2 Mise en place de l ’armature 3 Remplissage du forage avec un coulis ou un mortier ( au niveau du pied de l ’armature ) gravitairement ou sous faible pression

1 Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES AVEC AVEC ARMATURE ARMATURE 1 Forage avec le tube micropieu Type II dans le DTU 13 - 2 2 Le scellement peut être: • Simultané ( forage au coulis ) • Différé ( substitution du fluide de perforation par un coulis ou un mortier en fin de forage

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES -- AVEC AVEC ARMATURE ARMATURE 1: Forage avec ou sans tubage Type III DTU 13 - 2 2: Mise en place du coulis de gaine 3: Mise en place de l ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu avec manchettes ou barres + tube à manchettes) dans le coulis de gaine 4: Injection en tête en une seule phase (mode I.G.U. avec P ≥ 1 Mpa )

1 Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES -- AVEC AVEC ARMATURES ARMATURES 1 Forage ( avec ou sans tubage ) Type IV DTU 13 - 2 2 Mise en place du coulis de gaine 3 Mise en place de l ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu ou barres + tube à manchettes ) dans le coulis de gaine 4 Injection manchette par manchette d'un coulis (ou mortier), (injection type I.R.S. avec P ≥ 1 MPa )

1

2 3 Ouvrages Souterrains - ENPC - 15 février 2008 - Les micropieux - par A. Jaubertou

4

MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES -- INJECTION INJECTION IRS IRS

Manchette en caoutchouc

Orifices De 4 à 6 mm de diamètre Ouvrages Souterrains

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RESISTANCE RESISTANCE DES DES MICROPIEUX MICROPIEUX (( DTU DTU 13 13 -- 22 )) RESISTANCE INTERNE et CONTRÔLES MICROPIEUX TYPE 1 • Contrainte de calcul – ELS → σ'c ≤ 8 Mpa ( soit en général une résistance nominale du mortier > à 18 Mpa )

MICROPIEUX TYPES 2, 3 et 4 • Contraintes de calcul: – Seul l'acier est pris en compte (section totale ou section réduite )

–

σELS = 0,5 σLimite élastique

– σELU = 0,75 σLimite élastique CONTRÔLES: ( essais de portance ) – Tous les 200 micropieux si compression – Tous les 50 micropieux si traction Ouvrages Souterrains

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RESISTANCE RESISTANCE DES DES MICROPIEUX MICROPIEUX (( DTU DTU 13 13 -- 22 )) RESISTANCE EXTERNE Seul le frottement latéral est pris en compte pour la résistance externe des micropieux • On détermine le frottement latéral à la rupture Qs Tel que: Qs = p ∫ hi . qsi Avec:

p = périmètre équivalent du micropieu ( type 1 et 2; p = p forage ) ( type 3; p = p forage x 1,2 ) ( type 4; p = p forage x 1,5 )

hi = épaisseur de la couche de sol « i » qsi = frottement latéral limite unitaire qs de la couche « i »

Les valeurs des qsi sont données dans des abaques en annexes du DTU Ouvrages Souterrains

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RESISTANCE RESISTANCEDES DESMICROPIEUX MICROPIEUX(FASCICULE (FASCICULEN° N°62 62)) RESISTANCE INTERNE Contrainte de calcul: ( micropieux types II, III et IV - type I non admis ) – Seul l ’acier est pris en compte avec section totale ou section réduite selon les conditions d ’enrobage. – A partir des différentes combinaisons de sollicitations, on calcule les charges QELS (état limite de service ) et QELU ( état limite ultime ) On vérifie ensuite à partir de QELU que la contrainte: •

σELU ≤ 0,8 σLimite élastique soit: (σe / 1,25 )

Le rapport « k » entre QELU et QELS ( souvent 1,35 à 1,4 ) permet de calculer σELS On calcule la contrainte σELS:

σELS = σELU / k = (0,8 σe ) /k

par ex si k=1,4 -----> σELS = 0,57 σLimite élastique ( avec un maxi à 0,6 σe ) Ouvrages Souterrains

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RESISTANCE RESISTANCEDES DESMICROPIEUX MICROPIEUX((FASCICULE FASCICULEN° N°62 62)) RESISTANCE EXTERNE (à partir des essais de sol ) A partir des frottements latéraux unitaires qs, déduits des ces essais (pressiomètre et pénétromètre), on calcule QSU (charge limite mobilisable par frottement) puis on en déduit les valeurs des charges caractéristiques du micropieu pour un sol donné. ( seul le frottement latéral est pris en compte pour les micropieux ) C ’est à dire: Charge de rupture QU ( compression ) et QTU ( traction ) Telles que:

Charge de fluage QC ( compression) et QTC ( traction ) QU = QTU = QSU et QC = QTC = 0,7 QSU

h

QSU = P.∫ qs ( z ).dz Avec: 0 ou P = périmètre du micropieu et qs = frottement latéral unitaire

( réf. abaques )

On vérifie ensuite que les charges obtenues en fonction des différentes combinaisons de sollicitations satisfont aux conditions suivantes: Combinaisons Etat de sollicitation Charges applicables Fondamentales Ultime ( ELU ) QELU ≤ QU/1,4 soit Qsu / 1,40 Accidentelles Ultimes ( ELU ) QELU ≤ QU/1,2 soit Qsu / 1,20 Rares De service (ELS) QELS ≤ QC/1,1 soit Qsu / 1,57 Quasi permanentes De service ( ELS ) QELS ≤ QC/1,4 soit Qsu / 2,00 Ouvrages Souterrains

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RESISTANCE RESISTANCEDES DESMICROPIEUX MICROPIEUX((FASCICULE FASCICULEN° N°62 62)) RESISTANCE EXTERNE ( à partir des essais de chargement ) De même à partir des ces essais sur micropieux on détermine, pour un sol donné, les valeurs « Qi » des charges caractéristiques de compression Qu ( rupture ) et Qc (fluage) ou de traction QTU et QTC en affectant aux valeurs mesurées d ’un coefficient qui dépend du nombre d ’essais réalisés.

( ex: Qi = Qmesuré / 1,2 si un seul essai ) On obtient ainsi les valeurs caractéristiques de calcul QU et QC On vérifie ensuite que les charges obtenues en fonction des différentes combinaisons de sollicitations satisfont aux conditions suivantes: Combinaisons

Etat de sollicitation

Charges applicables

Fondamentales

Ultime ( ELU )

QELU ≤ QU/1,4

Accidentelles

Ultimes ( ELU )

QELU ≤ QU/1,2

Rares

De service (ELS)

QELS ≤ QC/1,1

Quasi permanentes

De service ( ELS )

QELS ≤ QC/1,4

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ESSAIS ESSAISDE DECHARGEMENT CHARGEMENTSUR SURMICROPIEUX MICROPIEUX ESSAIS STATIQUES ( essais généralement utilisés )

• Essais à la rupture: ( DTU 13 - 2 & Fascicule 62 ) Destinés à vérifier et préciser le dimensionnement des micropieux, on détermine ainsi: • Charge critique • Charge limite • Eventuellement qsi ( si micropieu instrumenté )

• Essais de contrôle: Destinés à vérifier la conformité de la charge de service

ESSAIS DYNAMIQUES ( essais peu répandus ) Destinés à déterminer généralement la charge limite Ouvrages Souterrains

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ESSAIS ESSAISDE DECHARGEMENT CHARGEMENTSUR SURMICROPIEUX MICROPIEUX PRINCIPE DE L ’ESSAI STATIQUE Chargement d ’un micropieu par application, palier par palier, d ’efforts maintenus constants pendant la durée de chaque palier ( 1 h )

• Essais à la rupture: Estimation de la charge de rupture ( Ql ou Qtl ) à partir des essais géotechniques Charge maxi d ’essai = Qtmax = 1,5 Qtl ( essai en traction ) 1,3 Ql (essai de compression )

• Essais de contrôle: Charge maxi d ’essai = 1,3 x QELS (Fascicule 62 ) = 1,4 x QELS (DTU ) avec ( QELS =charge limite de service ) (permanentes) Ouvrages Souterrains

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ESSAIS ESSAIS SUR SUR MICROPIEUX MICROPIEUX Programme de chargement

Exemple d ’essai Diagramme efforts déformations

Temps

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CENTRALE CENTRALETHERMIQUE THERMIQUEDE DEFORT FORTGEORGE GEORGE MICROPIEU MICROPIEUDD’ESSAI ’ESSAI Q3

Δ

Q2

t

Q1

A partir des essais on trace: D ’une part les courbes de fluage D ’autre part le diagramme des vitesses de fluage en fonction des charges. On détermine ensuite les deux charges caractéristiques QC et QU Pente de fluage

Qc Ouvrages Souterrains

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Qu

Q

MICROPIEUX MICROPIEUX--ESSAI ESSAIDE DECHARGEMENT CHARGEMENTEN ENCOMPRESSION COMPRESSION

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MICROPIEUX MICROPIEUX CONSIDERATIONS CONSIDERATIONSSUR SURLA LACONCEPTION CONCEPTIONET ETLA LAMISE MISEEN ENOEUVRE OEUVRE

ARMATURE POUR MICROPIEUX • Types d ’armatures • Avantages et inconvénients • Considérations particulières pour les connections

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MICROPIEUX MICROPIEUX -- ARMATURES ARMATURES COURAMMENT COURAMMENT UTILISEES UTILISEES ••Barres: Barres: --Isolées Isolées --Groupées Groupées

••Tubes Tubes épais épais :: ••Composite: Composite:

((tube tubeet etbarre barre)) Ouvrages Souterrains

Généralement Généralementacier acierde delimite limite élastique élastique460 460àà500 500N/mm2. N/mm2. Limite Limiteélastique élastiquedes desaciers aciers normalement normalementutilisés: utilisés: 552 V80 552N/mm2 N/mm2 V80--N80 N80etc.. etc.. 752 V110 P110 etc.. 752N/mm2 N/mm2 V110--P110 etc.. On Onconsidèrera considèrerala laplus plusfaible faibledes des limites limitesélastiques élastiquesdes descomposants composants - ENPC - 15 février 2008 - Les micropieux - par A. Jaubertou

ARMATURES ARMATURESPOUR POURMICROPIEUX MICROPIEUX AVANTAGES AVANTAGESET ETINCONVENIENTS INCONVENIENTSPOUR POURL’UTILISATION L’UTILISATIONDES DES BARRES BARRESET ETDES DESTUBES TUBES

––Armatures Armaturesààbarres: barres: -- Emploi Emploifacile facile -- Limitation Limitationdes desefforts efforts -- Inertie Inertietrès trèsréduite réduite -- Pertes Pertesdd’effort ’effortparfois parfoisimportantes importantespour pourprotection protection contre la corrosion par diminution de section contre la corrosion par diminution de section

––Armatures Armaturespar partubes: tubes: Armatures Armaturesparfois parfoisavec avecun unpoids poidsélevé élevé Efforts Effortsenvisageables envisageablespeuvent peuventêtre êtreimportants importants -- Inertie Inertiepas pasnécessairement nécessairementnégligeable négligeable -- Pertes Pertesdd’effort ’effortpour pourprotection protectioncontre contrelalacorrosion corrosion par diminution d ’épaisseur proportionnellement par diminution d ’épaisseur proportionnellement moins moinsimportantes importantesque queles lespertes pertespour pourles lesbarres barres ---

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MICROPIEUX MICROPIEUX A A BARRES BARRES

CONSIDERATIONS CONSIDERATIONSPARTICULIERES PARTICULIERESPOUR POURLES LESCONNECTIONS CONNECTIONS

•• Barres Barreslisses lissesou oufiletées filetéesavec avecdes dessystèmes systèmesde deconnections connections et etd’ancrages d’ancrages de decaractéristiques caractéristiquesbien biendéterminées: déterminées: –– Positionnement Positionnementdes desmanchons: manchons: •• Attention Attentionaux auxlongueurs longueursvissées. vissées.

–– Positionnement Positionnementdes desplaques plaquesd’ancrage: d’ancrage: •• ••

Pas Pasde deproblème problèmeparticulier particuliersur surbarres barresfiletées. filetées. Sur Surbarres barreslisses lisses((extrémité extrémitéfiletée filetée),),lele positionnement positionnementde delalabarre barreen enaltitude altitudedoit doitêtre êtreprécis. précis.

•• Barres Barreslisses lissesou oufiletées filetéesavec avecdes dessystèmes systèmesde deconnections connections ou oudd’ancrages ’ancragesnon nonstandard: standard: Attention Attentionààlalacapacité capacité admissible admissibleau audroit droitdes desconnections connections Ouvrages Souterrains

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FONDATION FONDATION DE DE PILE PILE DE DE PONT PONT Exemple de plaques d ’ancrages sur armatures à barres

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MICROPIEUX MICROPIEUX A A TUBES TUBES CONSIDERATIONS CONSIDERATIONS PARTICULIERES PARTICULIERESPOUR POURLES LESCONNECTIONS CONNECTIONS CONNECTIONS ENTRE TUBES OU AVEC LES ELEMENTS DE TRANSMISSION D ’EFFORT EN TETE DE MICROPIEUX

• Par filetage Diminution de la section résistante Résistance propre du filetage

• Par soudage - Qualité de la soudure - Section résistante

peu recommandé car difficulté d ’exécution sur chantier

Il faut tenir compte de ces points particuliers pour établir les charges admissibles sur les tubes Ouvrages Souterrains

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FONDATION FONDATIOND'UNE D'UNEDALLE DALLEPORTEUSE PORTEUSEGRAND GRANDLOUVRE LOUVRE

Exemple de plaques d ’ancrage sur tubes Paris - cour carrée du Grand Louvre

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CENTRALE CENTRALETHERMIQUE THERMIQUEDE DEFORT FORTGEORGE GEORGE

PHASAGE D ’EXECUTION DES MICROPIEUX Ouvrages Souterrains

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FONDATION DE LA STRUCTURE ET DES MASSIFS D'UNE CENTRALE THERMIQUE ILE MAURICE

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CENTRALE CENTRALE THERMIQUELE THERMIQUELE MAURICE MAURICE

manchons

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CENTRALE CENTRALE THERMIQUE THERMIQUE -- ILE ILE MAURICE MAURICE Exemple de plaques d ’ancrage positionnées en sommet de tubes

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MISE MISE EN EN ŒUVRE ŒUVRE DES DES MICROPIEUX MICROPIEUX CONTRÔLE QUALITE • Prélèvements sur tubes pour contrôles ( en particulier pour tubes de réemploi ) • Contrôle aux divers stades d'exécution – Profondeur forage – Positionnement micropieu – Enregistrement des paramètres d'injection • Pression • Quantité • Essais sur éprouvettes de coulis de scellement ( ou mortier ) • Essais de contrôles sur micropieux ( essais de chargement ) • Fiche de suivi d'exécution

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES DOMAINES D ’APPLICATION • Fondations – Report des charges

• Soutènements – Murs de soutènement

• Renforcements – – – – – –

Renforcement des existants Réduction des mouvements Renforcement des sols Amélioration des stabilités de pente Soulèvements / tassements Voûtes parapluies

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FONDATION FONDATION DE DE MUR MUR ANTI-BRUIT ANTI-BRUIT Fondations

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Immeuble

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RENFORCEMENT RENFORCEMENT PAR PAR MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES

Mise en œuvre de tubes pour renforcer des pieds de pylônes

Fondations pylônes Ouvrages Souterrains

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FONDATIONS FONDATIONSPAR PARMICROPIEUX MICROPIEUXFORES FORES

Fondations ouvrages d ’arts Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES

Renforcements vis à vis des tassements Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES

soutènements de fouilles Ouvrages Souterrains

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STABILISATION STABILISATION DE DE PENTES PENTES ET ET REPARATION REPARATION PILE PILE DE DE PONT PONT

Glissement de terrain avec rupture de la pile du pont. •Clouage •Tirant d ’ancrages •Micropieux Ouvrages Souterrains

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MICROPIEUX MICROPIEUX FORES FORES

Amélioration des stabilité de pentes Ouvrages Souterrains

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METRO METRODE DEMARSEILLE MARSEILLE STATION STATIONTIMONE TIMONE--LOT LOT44 VOÛTE VOÛTEPARAPLUIE PARAPLUIE

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UTILISATION DES TUBES POUR LES TRAVAUX DANS LE SOL

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Fin

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