HomeGuide pratique du béton7.4 Béton pour parois moulées et pieux forés

7.4 Béton pour parois moulées et pieux forés

 

7.4.1 Introduction

Les pieux forés et parois moulées font partie des éléments de construction parmi les plus importants dans les fondations et ouvrages géotechniques. Les pieux permettent le transfert des charges des structures vers des horizons porteurs plus profonds du terrain. Les pieux forés et parois moulées servent aussi au soutènement de grandes fouilles. Ils peuvent être préfabriqués ou réalisés en béton coulé en place. Les pieux préfabriqués sont mis en oeuvre comme pieux foncés par battage dans le sol.

 

Pieux forés

Pour la réalisation des pieux forés en béton coulé en place, un forage est réalisé dans le sol jusque dans les couches de terrain ou de rochers suffisamment porteuses. En règle générale, les parois du forage sont blindées par un tube, afin d’éviter que les couches environnantes se relâchent et s’effondrent. La cage d’armature est placée dans le forage qui sera rempli avec le béton. A la fin le tubage sera le cas échéant retiré (fig. 7.4.2).


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Fig. 7.4.1: Excavation d’une tranchée pour une paroi moulée. (Source: BAUER Spezialtiefbau GmbH, Schrobenhausen).




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Fig. 7.4.2: Réalisation d’un pieu foré avec un tube provisoire.

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Fig. 7.4.3: Types de parois de pieux forés, vue d’en haut et de face.

Paroi réalisée avec des pieux

Ce type de paroi se compose de plusieurs pieux forés en série, dont la disposition dépend des exigences posées. On distingue trois types de parois (fig. 7.4.3):
  • paroi réalisée avec des pieux sécants
  • paroi réalisée avec des pieux contigus
  • paroi réalisée avec des pieux espacés

Dans la pratique, les parois étanches de pieux forés sont obtenues par le recoupement des pieux entre eux. Dans une première phase, les pieux, appelé pieux primaires, sont réalisés avec un certain espacement. Ils sont ensuite recoupés par des pieux secondaires qui sont armés avant le bétonnage. La paroi de pieux contigus est réalisée avec des pieux jointifs. La paroi de pieux espacés ne comporte que le nombre de pieux armés nécessaire du point de vue statique. Les espaces entre les pieux sont obturés soit avec du béton coulé en place, du béton projeté ou le terrain affleurant.

 

Paroi moulée

Les parois moulées sont exécutées avec des procédés en une ou deux phases. Les parois moulées en coulis sont constituées d’un coulis autodurcissant qui est utilisé comme fluide d’excavation. La paroi moulée en béton classique est réalisée en deux phases (fig. 7.4.4). Dans une première étape, la tranchée est excavée et soutenue par un fluide d’excavation (p. ex. suspension de bentonite). La deuxième étape consiste à la mise en place de la cage d’armature et au remplissage par le bas, avec un béton refoulant. Le fluide d’excavation est ensuite récupéré pour être traité et réutilisé.

Les pieux forés et des parois moulées peuvent traverser des couches de terrain sèches ou aquifères, ou contenant des substances chimiquement agressives pour le béton. Puisque le compactage n’est pas possible en profondeur, ce béton est la plupart du temps confectionné avec une consistance fluide. Des exigences particulières sont définies pour les bétons pour pieux forés et parois moulées relativement à leur composition, afin qu’ils conservent leur fluidité sans ségrégation pendant la mise en place, tout en atteignant la durabilité visée.



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Fig. 7.4.4: Réalisation d’une paroi moulée en deux phases.

 

7.4.2 Exigences normatives

Les exigences à l’égard des bétons pour pieux forés et parois moulées sont définies dans la norme SN EN 206. Les bétons coulés en place pour pieux forés et parois moulées sont classés en quatre sortes, c.-à-d. pour des sollicitations élevées (P1 et P2) et des sollicitations normales (P3 et P4), sans qu’une classe d’exposition soit définie. Elles se distinguent en fonction des conditions de mise en place, au sec ou sous l’eau, au niveau des exigences minimales relatives à la composition et aux essais de durabilité. En plus, les normes SN EN 1536 «Exécution des travaux géotechniques spéciaux – Pieux forés» et SN EN 1538 «Exécution des travaux géotechniques spéciaux – Parois moulées» s’appliquent.

Les bétons pour pieux forés et parois moulées sont confectionnés habituellement dans les classes de résistance C 20/25 à C 30/37. Les exigences de durabilité, p. ex. la résistance à la RAG ou aux sulfates, doivent être spécifiées en fonction des particularités du projet. Une attaque par sulfates paraît peu probable pour la classe P1. Le tableau 7.4.1 fournit les exigences de base et complémentaires, ainsi que les exigences minimales relatives à la composition.
Les exigences à l’égard de la composition des bétons pour pieux forés et parois moulées tiennent compte des conditions particulières de leur mise en place. Ainsi, les bétons de sortes P2 et P4 doivent avoir une teneur en ciment plus élevée et une consistance fluide afin d’assurer une mise en place stable et sans ségrégation sous l’eau. Du fait de sa fluidité, il est préférable de mesurer la consistance du béton par des essais et mesures à l’étalement. Les classes de la résistance à la compression sont relativement basses, parce que le béton ne peut pas être compacté. Les valeurs indicatives de la teneur en farines et la teneur minimale en ciment plus élevée tiennent compte des conditions particulières de mise en place.



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Tab. 7.4 1: Exigences de base et complémentaires relatives aux bétons pour pieux forés et parois moulées de la norme SN EN 206.

 

7.4.3 Technologie du béton

 

Généralités

Outre le respect des exigences normatives, un béton pour pieux forés et parois moulées doit présenter les propriétés déterminantes suivantes:
  • bonne aptitude à l’écoulement
  • stabilité élevée et résistance à la ségrégation
  • durée d’ouvrabilité suffisamment longue pour la mise en place et le cas échéant l’enlèvement des colonnes de bétonnage
Ces propriétés assurent l’enrobage de l’armature et la formationd’une structure dense de béton même en absence de compactage.

 

Ciment

Pour les bétons pour pieux forés et parois moulées tous les ciments sont admis selon la norme SN EN 206, sauf le CEM II/B-LL et le CEM III/A. Les ciments Portland composés se prêtent particulièrement bien à cause de leur haut pouvoir de rétention d’eau qui confère au béton frais une haute stabilité. Le choix du ciment dépend du mode de mise en place du béton. Les pieux préfabriqués sont généralement confectionnés avec un ciment à haute résistance au jeune âge permettant un décoffrage rapide. Par contre pour les bétons coulés en place, un début de prise normal et une montée en résistance moyenne seront préférés. Ceci facilite les travaux de forage parfois imprévisibles, de mise place lente sous l’eau, de forage des pieux sécants.

Le choix du ciment a encore plus d’importance lors d’une mise en place sous l’eau. Les exigences relatives à la résistance RAG ou aux sulfates, ainsi que les prescriptions officielles quant au lessivage des chromates, sont à respecter. Ceci ne peut, en général, être atteint qu’au moyen des ciments Portland composés (p. ex. Optimo 4, Robusto 4R-S) ou de ciment au laitier (p. ex. Modero 3B).

 

Granulat

En principe, les exigences de la norme SN EN 12620 s’appliquent aux granulats. Pour obtenir la teneur élevée en farine nécessaire, une courbe granulométrique riche en sable, comparable à celle recommandée pour le béton pompé est à avantager (béton pompé). La teneur en sable (d ≤ 4 mm) devrait dépasser une proportion de 40 % en masse de la totalité du granulat. Une granularité discontinue n’est pas admissible. Le diamètre maximal du granulat ne peut être supérieur à 32 mm, ni dépasser un quart de l’espacement des barres d’armatures longitudinales.

 

Adjuvants

Les bétons pour pieux forés et parois moulées sont habituellement produits avec des fluidifiants afin de conférer au béton frais la cohésion et la fluidité désirées. Il faut veiller à ce que le fluidifiant employé soit non seulement suffisamment efficace, mais qu’il offre également un temps d’ouvrabilité aussi long que possible. De plus, on a recours à des retardateurs de prise pour garantir le temps d’ouvrabilité souhaité et comme mesure de précaution en cas d’interruption du bétonnage.

 

Additions

Une teneur en farines suffisante peut être assurée par un ajout d’additions. L’emploi de cendres volantes est utile, notamment en présence de granulats concassés avec un besoin en pâte de ciment accru, et pour renforcer l’aptitude à l’écoulement du béton (classe de consistance F5). La prise en compte des cendres volantes pour la teneur minimale en ciment (concept du coefficient k) permet une réduction modérée de la résistance et de son évolution, ce qui peut présenter un avantage dans le cas des parois réalisées en pieux sécants.

Le concept du coefficient k peut s’appliquer sans aucune restriction pour le ciment Holcim Robusto 4R-S (CEM II/ B-M (S-T)), mais pour le ciment Holcim Optimo 4 (CEM II/ B-M (T-LL)) seulement pour des pieux forés temporaires ou au sec.

 

Consistance

Le béton pour pieux forés et parois moulées doit, en règle générale, être mis en place gravitairement au travers d’une colonne de bétonnage. Pour des cas particuliers, son étalement se situera entre 470 et 530 mm, ce qui correspond à un affaissement entre 120 et 180 mm. Dans la majorité des cas, l’étalement sera compris entre 570 et 630 mm corespondant à un affaissement entre 170 et 230 mm.

 

Mise en place

Différents procédés sont à disposition pour la mise en place du béton, p. ex. à l’aide d’un tube de déversement, d’un tube de pompage ou d’un tube de répartition. Les particularités de chaque mode de mise en place sont à respecter. Sous l’eau, respectivement sous le fluide d’excavation, le béton est coulé en place à l’aide de tubes plongeurs. Le tube plongeur est placé sur le fond de la tranchée ou du forage de manière à ce que le béton chasse l’eau et remplace la suspension de bentonite qui est poussé vers le haut au fur et à mesure du bétonnage. Le béton est coulé du bas vers le haut, ce qui permet de minimiser les impuretés, les ségrégations ou les mélanges avec de l’eau (changement du rapport E/C). La suspension refoulée pendant le bétonnage est au fur et à mesure récupérée, traitée pour être réutilisée sur les ouvrages suivants.


7.4.4 Recommandations pour la réalisation du béton pour pieux forés et parois moulées

 

Enrobage de l’armature

La norme SIA 118/262 contient des indications concernant les conditions générales des travaux géotechniques pour la planification et la soumission du béton pour pieux forés et parois moulées. Les pieux préfabriqués doivent respecter les exigences de la norme SIA 262 à l’égard des épaisseurs d’enrobage de l’armature. Celles-ci doivent être augmentées dans les pieux en béton coulé en place en fonction du mode de réalisation:
cnom = 60 mm pour pieux avec tubage cnom = 75 mm pour pieux sans tubage ou coulés sous l’eau
Spécification

Les bétons pour pieux forés et parois moulées sont, en général, définis en tant que béton à propriétés spécifiées.

 

Compositions de béton

Le tableau 7.4.2 donne des exemples de compositions courantes pour des bétons de pieux forés.

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Tab. 7.4.2: Exemples de formulations de bétons pour pieux forés pour différentes sollicitations.

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