II.2.4.2. Le procédé de jet grouting
Soilcrete :
Le nom «Soilcrete» vient de la
rencontre des notions de «soil» (sol) et
«concrete» (béton en anglais).Du sol avec une
consistance de béton, une description qui caractérise ce type de
stabilisation de sol.
Le procédé de jet grouting «Soilcrete»
se définit comme une stabilisation de sol à l'aide de ciment. Le
sol est découpé grâce à des jets sous haute pression
d'eau ou de coulis de ciment (éventuellement enrobés d'air),
présentant des vitesses supérieures ou égales à
100m/sec en sortie de buse.
II.2.4.3. Domaine d'application des différentes
techniques d'injection :
Le sol découpé autour du forage est
mélangé au coulis de ciment. Ce mélange sol/coulis est en
partie refoulé jusqu'en haut du forage par l'espace annulaire entre les
tiges et la paroi du forage. Différentes configurations
géométriques d'éléments de Soilcrete peuvent
être réalisées.
Le rayon de découpage du jet, qui peut atteindre 2,50m,
varie en fonction du type de sol à traiter, du type de
procédé Soilcrete et de la nature du fluide à haute
énergie.
II.2.4.4. Applications :
Contrairement aux méthodes de stabilisation de terrain
conventionnelles, le Soilcrete peut être utilisé pour stabiliser
et étancher tout type de sols (des alluvions lâches aux
argiles).
Ceci s'applique également aux sols
hétérogènes et aux couches à
caractéristiques changeantes, y compris les matériaux
organiques.
Les roches tendres comme le grès ont aussi
été traitées par Keller.
II.2.4.5.Les propriétés du Soilcrete :
En fonction du but à atteindre, le Soilcrete est
utilisé soit comme un moyen de stabilisation, soit comme un
élément étanche. Une combinaison de ces deux
propriétés est nécessaire de plus en plus
fréquemment.
La résistance en compression du Soilcrete varie de 2
à 25 MPa et dépend de la quantité de ciment utilisé
et de la proportion de sol restant dans la masse de Soilcrete.
L'effet d'étanchéité du Soilcrete contre les
infiltrations d'eau est obtenu en sélectionnant la composition
adéquate du coulis à utiliser, avec si nécessaire l'ajout
de bentonite.
Le type et la quantité de coulis injecté, ainsi que
la nature et le volume de sol restant dans la masse de Soilcrete,
déterminent ses propriétés vis-à-vis de
l'étanchéité.
1) Résistance à la compression du Soilcrete
:
II.2.4.6. Développement de la résistance du
Soilcrete :
En fonction de la nature des sols, un écran de Soilcrete
permet de réduire considérablement le coefficient de
perméabilité.
Une grande rigueur dans la production est nécessaire
pour atteindre la haute qualité requise pour obtenir le degré
d'étanchéité recherché. Les caractéristiques
de renforcement et d'étanchéité des colonnes de Soilcrete
sont utilisées pour de nombreuses applications. Le type de coulis doit
être adapté en conséquence.
II.2.4.7. Les différents procédés
:
Le Soilcrete peut être réalisé de trois
façons différentes. La méthode à utiliser est
déterminée par le type de terrain prédominant, la forme
géométrique, ainsi que la qualité recherchée des
éléments de Soilcrete.
1. 
Procédé direct Simple :(Soilcrete-
S)
S'effectue avec un jet de coulis pour découper et
mélanger le sol simultanément sans enrobage d'air. La vitesse du
jet en sortie de buse est supérieure à 100 m/sec.
Le procédé Soilcrete S
(figure13.a) est utilisé pour des petites à
moyennes colonnes de jet grouting.
2. Procédé direct Double :
(Soilcrete- D)
S'effectue avec un jet de coulis pour découper et
mélanger le sol simultanément. Pour augmenter la capacité
d'érosion et le rayon d'action efficaces du jet de coulis, le jet est
enrobé d'air au moyen d'une buse annulaire.
Le procédé Soilcrete D
(figure13.b) est principalement utilisé pour des
blindages de fouilles, reprises en sous-oeuvre et bouchons étanches.
(Figure 13.a) (Figure 13.b)
3. Procédé Triple : (Soilcrete-
T)
Découpe le sol avec un jet d'eau enrobé d'air.
Le coulis est injecté simultanément par une buse
supplémentaire située sous la buse d'eau. La pression du coulis
est supérieure à 15 bars. Une alternative à ce
procédé consiste à utiliser le jet d'eau sans enrobage
d'air, notamment pour des colonnes subhorizontales. Présenté dans
(Figure 13.c)
Le procédé Triple est utilisé pour les
projets de reprise en sous-oeuvre, voiles étanches et bouchons
étanches.
(Figure 13.c)
II.2.4.8 Séquences de mise en oeuvre :
L'installation de chantier pour le Soilcrete comprend des
containers de stockage, des silos et une unité compacte de malaxage et
d'injection. Des flexibles relient l'unité de pompage à la
foreuse en station. La hauteur du mât varie de 2,40 m dans les
soubassements à plus de 35 m dans les espaces ouverts.
Les points de forages sont normalement situés dans des
petites tranchées équipées de pompes. De là, les
poils, mélange eau/ciment/sol, sont pompés vers des bacs de
décantation ou des réservoirs.
1 Forage :
Des tiges de forage équipées avec un porte-
buses de jet et un taillant sont utilisés pour forer le trou
jusqu'à la profondeur requise. En général, le coulis est
utilisé comme fluide de forage pour stabiliser le forage pendant la
phase de forage.
Pour traverser la maçonnerie ou le béton, on
utilise des taillants spéciaux.
2. Jet :
La déstructuration de la structure granulaire avec un
puissant jet de fluide commence en partie basse de l'élément de
Soilcrete. L'excédent du mélange eau/ sol/ciment est
évacué à la surface par le vide annulaire entre la tige de
forage et la paroi du forage. Les paramètres de production
prédéterminés sont enregistrés en continu.
3. Injection :
Pour tous les types de Soilcrete, un coulis de ciment est
injecté sous pression simultanément à l'érosion du
sol. Les turbulences créées par la technique du Jet
résultent en un mélange uniforme du coulis avec le sol dans la
zone de traitement. Jusqu'à ce que l'élément de Soilcrete
commence à faire prise, la pression hydrostatique dans le forage est
maintenue par l'ajout de coulis dans le forage.
4. Remontée :
Les éléments de Soilcrete de toutes formes peuvent
être réalisés aussi bien en continu qu'avec des reprises,
et combinés et connectés de toutes les manières.
La séquence de travail respecte les exigences techniques
et les conditions de la structure à traiter.
II.2.5. Autres techniques :
1. Préchargement
Cette méthode est utilisée sur des terrains dont le
tassement évolue durant plusieurs années.
1.1.Principe
Cette technique consiste à placer sur le terrain une
charge égale à la charge définitive Pf augmentée
éventuellement d'une surcharge P qui assure tout ou une partie des
effets suivants(figure.22):
- produire un développement rapide des tassements de
consolidation primaire et accélérer l'apparition et le
développement des tassements de consolidation secondaire; on peut rendre
ainsi le sol traité plus rapidement constructible, sans redouter
à moyen ou à long terme des tassements absolu sou
différentiels importants;
- augmenter la résistance au cisaillement et la
capacité portante du massif de sol.
Figure.22.Principe de préchargement pour
le contrôle des tassements
1.2. Domaine d'application et techniques de mise en
oeuvre
On applique généralement ces méthodes sur
des mauvais terrains composés principalement de sols fins (faible
perméabilité). Pratiquement, deux techniques sont
utilisées pour appliquer au sol la contrainte de
préchargement:
Surcharge en terre :
La méthode la plus courante
(figure.23.a) consiste à édifier sur le site un
remblai (une solution alternative est de remplir des réservoirs d'eau,
utiliser des containers de stockage ou encore l'aménagement d'une route
provisoire pour faire circuler des engins qui représentent des
surcharges mobiles). On augmente ainsi la contrainte totale appliquée
à la surface de la couche compressible et en fin de consolidation, quand
les surpressions interstitielles créées par la charge sont
dissipées, la charge apportée par le remblai est supportée
par le squelette du sol, qui se déforme sur toute son épaisseur.
De plus, la lenteur des phénomènes permet le
déchargement du terrain pendant la construction sans
risque de gonflement et de retour à l'état Initial du terrain
(phénomènes élastiques). Lors de la mise en place de ce
procédé, une couche de sable est préalablement
installée pour épouser les déformations du sol sous jacent
et contribue a l'évacuation de l'eau qui peut arriver à la
surface. Sur des sols très peu perméables, on peut associé
le pré chargement a un réseau de drains verticaux afin de
faciliter l'évacuation de l'eau. Avec un repère
préalablement fixé, on mesure régulièrement le
tassement du sol et, lorsqu'il a atteint une valeur considérée
acceptable, on peut décharger et exécuter la construction des
fondations superficielles.
En général, si la hauteur du mauvais terrain
dépasse 5 mètres, on prévoit après le
chargement un système de fondation en radier car il reste des risques de
tassements différentiels.
Figure.23.a
s La consolidation atmosphérique :
Cette méthode est de type isotrope. Elle permet une
amélioration des caractéristiques du sol, la rupture et le fluage
latéral sont impossibles. Cette méthode consiste à
utiliser la pression atmosphérique, en appliquant un vide partiel sous
une membrane étanche posée à la surface du sol
(figure 23.b); on diminue dans ce cas la distribution
d'équilibre des pressions interstitielles dans le massif de sol,
à contraintes totales constantes. Ce système est toujours
couplé à un réseau de drainage vertical et parfois
horizontal. L'utilisation de cette technique a été limitée
pendant longtemps par la mauvaise qualité des membranes disponibles; cet
obstacle est désormais levé et le recours à l'application
du vide devrait se développer.
Pour tous les travaux de chargement dont la durée est
mensuelle, il faut prendre des précautions avec le mouvement annuel des
nappes. La qualité du tassement sera différente en fonction de la
hauteur du niveau piezométrique.
On peut aussi diminuer les pressions interstitielles, et donc
précharger le sol, en rabattant la nappe dans la zone à
consolider (figure 23.c). Les effets de cet abaissement de la
nappe sur le voisinage doivent être soigneusement étudiés
dans ce cas.
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