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Le procédéSoilfrac®
Brochure 61-02 F
SOMMAIRESoilfrac® aujourd’hui…2Soilfrac® : Descriptif du procédé…4Soilfrac® : Stabilisation de fondations…6Soilfrac® : Relèvement d’ouvrages…8Soilfrac® : Protection d’ouvrages…10
Soilfrac® aujourd’hui
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Origine et développementA l’origine, le procédé de Soilfracturing (claquage du sol) a été utilisé par l’industrie pétrolière, afin de créer dans le sous-sol descheminements préférentiels du pétrole vers les pompes d’extraction.Dans les années 60, les ingénieurs de Keller ont trouvé pour cettetechnique d’intéressantes applications dans le domaine des fondations.Soilfrac® est la marque déposée de Keller pour ce procédé.
Les applications sur le marchéLe procédé Soilfrac® permet aujourd’hui de résoudre les problèmes de fondation ou de stabilisation d’ouvrages, partout où les procédésd’injection classique ne sont pas applicables. De même, cette techniquepermet le relèvement d’ouvrages affaissés, ainsi que l’injection decompensation en temps réel pour la maîtrise des tassements. Grâceaux techniques spécifiques de mesure, d’analyse et d’asservissementdéveloppées dans ce but, il est possible de réaliser des relevagesd’importance pluridécimétrique des ouvrages à traiter.
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00,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6,0 20 60
Techniquepeu adaptébien adapté
Intervention à partird’un sous-sol
Intervention à partird’un puits de travail
Intervention à partirdu T.N.
Procédés
Soilfrac®
Soilcrete Jet-Grouting®
Compactage statique (injection solide)
Injections chimiques
Injections de silicate fluide (bv)
Gels de silicate (hv)
Ciments ultra-fins
Coulis de ciment
Mortiers
Argiles Limons Sables Graviers Cailloux
(bv) = basse viscosité(hv) = haute viscosité Granulométrie (mm)
passa
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Domaines d’application des différentes techniques d’injection
Le procédé Soilfrac®Ce procédé provoque des petites fractures dans le sol (Fracs), qui seremplissent de coulis qui y fait prise. Grâce à des injections répétitiveset sélectives, on peut améliorer n’importe quel terrain et égalementprovoquer des soulèvements contrôlés.
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Installation dechantier
Plate-forme de travail
2 L’injection répé-titive
Selon le but à atteindre,chaque manchette feral’objet d’une ou plusieursinjections. Les critères à respecter seront lesquantités à injecter, lapression maximale d’in-jection, et, lors d’injec-tions répétitives, letemps de prise entredeux passes successives.Les tubes à manchettespeuvent être utilisablessur de longues périodes.
1 Mise en place des tubes à manchette
Des forages dans le sol àtraiter permettent lamise en úuvre de tubes à manchette. L’espaceannulaire est rempli avecun coulis de gaine
2 L’injection de claquage (Soilfracturing)
On insère dans le tube à manchette un flexibled’injection, muni à sonextrémité d’un doubleobturateur. Celui-cipermet de réaliser uneétanchéité totale dans le tube, de part et d’au-tre de la manchette à injecter, ce qui permetune injection sélective.
▲ Grâce à la compacité du container Soilfrac®,regroupant la centrale defabrication et la pomped’injection, l’installation du chantier est particu-lièrement rapide.
Injection primaire Injection répétitive
1 Tube à manchettes2 Coulis de gaine3 Manchette en
caoutchouc4 Coulis d’injection5 Obturateur
Eau Ciment-FillerPoudre de roche
Adjuvants Centrale de fabricationPompes d’injection
Système demesures etd’asservissement
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Stabilisation1 2
Des graphes 3D permettent de visualiser sur des plans distincts :
A Maillage de repérageB Déformations enregistrées
au niveau des fondationsC Pressions d’injectionD Quantités injectéesE FondationsF Tubes à manchettes
Stabilisation de fondationsLes fondations, tout comme leur sol d’assise, font partie intégrante detout ouvrage. Au fil du temps, pour des raisons diverses, l’un ou l’autrede ces éléments peut ne plus remplir sa fonction. Ce problèmeconcerne largement le patrimoine architectural ancien.
Lorsque des tassements incompatibles avec la pérennité des ouvragesse sont produits, Soilfrac® est le procédé le mieux adapté pour rétablirla transmission des charges entre les fondations et le sol. Le procédépermet également de combler dans ce cas les vides dans les fondationsen moellons déstructurées par déversement ou délitage, en opérantune injection classique à faible pression dans ces volumes. Les relève-ments pour une remise à niveau de ce type d’ouvrages en maçonneriene sont en général pas recommandés si celle-ci est en mauvais état,mais sont réalisables.1 Stabilisation sous les
fondations du clocher etinjections de consolidationde la maçonnerie desfondations de la nef, dansdes limons tourbeux.
2 Stabilisation desfondations d’une maisonfondée sur des remblais decomblement d’un ancienfossé défensif.
3 Un logiciel très évoluépermet la simulation, lecontrôle et l’asservissementdes travaux de Soilfrac®.
On utilise le procédé Soilfrac ou stabilisation de fondations dans les cas suivants :
Pour stopper des tassements en cours, d’origine naturelle ou dus à des causes extérieures,
ou à des affaissements miniers, ou encore en cas de sol insuffisamment porteur, et
également quand il faut relever certaines parties de l’ouvrage.
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Stabilisation des fon-dations du clocher parle procédé Soilfrac®,et injections de con-fortement des fonda-tions de la nef.
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1 Introduction du flexibled’injection dans le tube àmanchettes.
2 Relevage partiel etstabilisation d’une pile depont autoroutier.
3 Soulèvement contrôlédu quai de déchargementd’une usine d’incinérationd’ordures.
Relevage de structuresGrâce au procédé Soilfrac®, on peut annuler des tassements ayantaffecté des ouvrages. Les vitesses de relevage sont adaptées à la fois à la nature des structures à traiter, et aux caractéristiques des sols sous-jacents. On procède par passes successives d’ampleur millimétrique,parfaitement maîtrisées, qui s’additionnent jusqu’à des hauteurs quipeuvent atteindre plusieurs décimètres, si ces valeurs sont supportablespour l’ouvrage. Les relèvements de structures sont en général réaliséssans restrictions particulières de mise en œvre.
Depuis les efforts déployés autour de la tour de Pise, on sait que remettre d’aplomb un
bâtiment incliné conduit à l’élaboration de techniques spectaculaires. Cependant,
dans la majorité des cas, un relevage partiel est suffisant pour restituer à l’ouvrage sa
fonctionnalité originelle, tout en améliorant durablement son esthétique.
Relevage
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Relevage total d’unimmeuble de grandehauteur
Des travaux préliminairespour une extension del’immeuble avaient pro-voqué des tassementsdifférentiels et son incli-naison. Après la mise enplace d’un système desurveillance comportant detrès nombreux points demesure, permettant desuivre au plus près lesvariations horizontales, destubes à manchettes ontété implantés en éventail,en fonction de la loca-lisation des soulèvementsnécessaires. Après 5 moisde travaux, un soulève-ment total consolidé de 60 mm a été atteint.
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P rotect ion
La protection d’ouvrages lors du creusement de tunnels ou contre les dégâts miniers est
une application importante du procédé Soilfrac®. Cette technique a été employée
dans ce but par Keller, pour la première fois au monde, en 1985 en
Allemagne, lors du creusement d’un tunnel de métro
dans la Ruhr.
Protection d’ouvragesLorsqu’on creuse des tunnels sous des zones urbanisées, on protège lesouvrages de surface vis-à-vis des tassements prévisibles par la mise enœvre de tubes en éventail, forés dans un plan horizontal situé entrel’extrados du tunnel et l’embase des fondations. Les bâtiments sontinstrumentés à l’aide d’un système de mesure électronique. On réalisealors des injections primaires de consolidation jusqu’à l’amorce dusoulèvement de la zone concernée. Ensuite, on peut entreprendre unpré-soulèvement symétrique au profil de la déformée prévisible destassements dus à l’excavation.
En fonction de la technique retenue, la section du tunnel projeté estexcavée en une ou plusieurs passes. Durant le passage du tunnelier, oupendant chaque phase d’un percement classique, les tassements sontcompensés immédiatement au fur et à mesure qu’ils se produisent.L’extrême rapidité du système à compenser toute déformation permet, contrairement à d’autres techniques, une sécurité totale desouvrages à préserver. On peut ainsi éviter l’apparition de différentielsde contraintes, générateurs de désordres, au sein des structuresprotégées.
1 Mise en place de tubesà manchette à partir d’unpuits de travail
2 Excavation par passessuccessives d’un tunnel, envue de diminuer lestassements
3 Visualisation graphiquede pré-soulèvements ad-missibles par les ouvrages,sous forme symétrique à ladéformée prévue lors del’excavation. Les soulève-ments de compensationpermanents pendant l’ex-cavation permettent degarantir la sécurité desouvrages situés au-dessusdu tracé.
A Déformée prévue (tassements)B Pré-soulèvementC Tassement intermédiaire
apparu pendant l’excavationD Compensation du tassementE Etat final de la déformation
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Protection de bâtiments àl’occasion de la construc-tion d’un métro dans unegrande ville européenne.Implantation d’éventailshorizontaux de tubes àpartir de puits de travailsous la vieille ville.
Keller Fondations Spéciales SASSiège Social2 rue Denis Papin67120 DuttlenheimTél. 03 88 59 92 00 · Fax 03 88 59 95 90e-mail : [email protected] : www.keller-france.com
Agence Strasbourg2 rue Denis Papin67120 DuttlenheimTél. 03 90 29 77 77 · Fax 03 88 59 95 85e-mail : [email protected] MetzVoie Romaine57280 SemécourtTél. 03 87 51 30 31 · Fax 03 87 30 12 19e-mail : [email protected] RennesLe Pré Vert - BP 1235310 MordellesTél. 02 99 60 75 75 · Fax 02 99 60 75 90e-mail : [email protected] Lille6ème Rue - Port Fluvial59211 SantesTél. 03 20 17 72 33 · Fax 03 20 17 72 30e-mail : [email protected] Paris12 rue Le Corbusier · BP 4022094518 Rungis CedexTél. 01 41 73 33 33 · Fax 01 41 73 30 00e-mail : [email protected] MarseilleLe Magellan470 rue Augustin Fresnel - CS 7057013594 Aix-en-Provence Cedex 3Tél. 04 42 24 40 41 · Fax 04 42 24 25 29e-mail : [email protected] BordeauxImmeuble Centreda - 18 rue Thalès33700 MérignacTél. 05 56 12 47 90 · Fax 05 56 12 47 99e-mail : [email protected] LyonParc d’Activités du Chêne - Activillage9 allée des Tulipiers69500 BronTél. 04 72 37 94 20 · Fax 04 72 37 40 26e-mail : [email protected] AntillesImmeuble BIGA · N° 4 - RDCMoudong Centre97122 Baie Mahault - GuadeloupeTél. 05 90 38 14 10 · Fax 05 90 38 91 61e-mail : [email protected]érieKeller Fondations Spéciales SPALieu-dit Haouch Sbâat n° 7 - Îlot 74Zone Industrielle - BP 23116012 Rouiba - w. AlgerTél. +213 21 85 59 13 · Fax +213 21 81 45 77e-mail : [email protected] Résidence Rami Rue Sebta - Bureau 820100 Casablancae-mail : [email protected] rue de l’Irak70000 Bizertee-mail : [email protected] SAAvenue de la Gare 58 · Case postale 6631920 MartignyTél. +41 27 722 65 85 · Fax +41 27 722 37 90e-mail : [email protected] : www.keller-mts.ch
Keller Group est présent dans le monde entier
Une société de Keller Group plc