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

GENERALITES

LES MICROPIEUXLES MICROPIEUX

UTILISATION DES TUBES POUR LES TRAVAUX DANS LE SOL


MICROPIEUXMICROPIEUX

• Définitions

• Principes de réalisation

• Résistances ( interne et externe )

• Essais

• Considérations de conception et de mise en œuvre

• Contrôle qualité

• Domaines d ’application


MICROPIEUXMICROPIEUXSelon le DTU 13 Selon le DTU 13 -- 2 2 ( marchés privés )( marchés privés )

et le FASCICULE N° 62 et le FASCICULE N° 62 ( marchés publics )( marchés publics )

Ce sont: Ce sont: des pdes pieux forés de diamètre 250 mmForage : 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 lançagedu battagedu fonçage

Ces documents définissent 4 types de micropieux selon leurs modes d ’exécution.

Selon la norme europSelon la norme europééenne ( enne ( àà venir )venir ) les micropieux sont:

Pieux forés de diamètre < 300 mmPieux à refoulement de sol de diamètre < à 150 mm

DéfinitionsDéfinitions


MICROPIEUXMICROPIEUX

Principes de base pour la réalisation des micropieux forésPrincipes de base pour la réalisation des micropieux forés

Micropieux forés tubés sans armatures Micropieux forés tubés sans armatures ( type I ( type I -- DTU 13 DTU 13 -- 2 )2 )• Remplissage gravitaire• Remplissage en pression

Micropieux forés munis d’armaturesMicropieux forés munis d’armatures• Scellement gravitaire ou à faible pression ( type I si tubé ) ou ( type I si tubé ) ou

( type II ( type II -- DTU 13 DTU 13 -- 2 )2 )

• Scellement avec injection globale ( IGU ) avec P > 1 Mpa( type III ( type III -- DTU 13 DTU 13 -- 2 )2 )

• Scellement avec injection répétitive et sélective ( IRS ) avec P > 1 Mpa ( type IV ( type IV -- DTU 13 DTU 13 -- 2 )2 )


MICROPIEUX FORES TUBES - AVEC OU SANS ARMATUREMICROPIEUX FORES TUBES - AVEC OU SANS ARMATURE

1 Forage (avec tubage)1 Forage (avec tubage) TYPE I du DTU 13 TYPE I du DTU 13 -- 222 Remplissage du tubage avec un coulis mortier2 Remplissage du tubage avec un coulis mortier

(+ éventuellement armature)(+ éventuellement armature)3 Détubage avec mise en pression du mortier en détubant3 Détubage avec mise en pression du mortier en détubant

1 2 3


MICROPIEUX FORES - AVEC ARMATUREMICROPIEUX FORES - AVEC ARMATURE

1 Forage avec ligne d1 Forage avec ligne d ’outil’outil Type II du DTU 13 Type II du DTU 13 -- 222 Mise en place de l2 Mise en place de l ’armature’armature3 Remplissage du forage avec un coulis ou un mortier ( au niveau3 Remplissage du forage avec un coulis ou un mortier ( au niveau du du

pied de lpied de l ’armature ) gravitairement ou sous faible pression ’armature ) gravitairement ou sous faible pression

1 2 3


MICROPIEUX FORES AVEC ARMATUREMICROPIEUX FORES AVEC ARMATURE

1 Forage avec le tube micropieu1 Forage avec le tube micropieu Type II dans le DTU 13 Type II dans le DTU 13 -- 222 Le scellement peut être: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


MICROPIEUX FORES - AVEC ARMATUREMICROPIEUX FORES - AVEC ARMATURE1: Forage avec ou sans tubage1: Forage avec ou sans tubage Type III DTU 13 Type III DTU 13 -- 2 2 2: Mise en place du coulis de gaine 2: Mise en place du coulis de gaine 3: Mise en place de l3: Mise en place de l ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu avec ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu avec

manchettes ou barres + tube à manchettes) dans le coulis de gainmanchettes ou barres + tube à manchettes) dans le coulis de gainee4: Injection en tête en une seule phase (mode I.G.U. avec P 4: Injection en tête en une seule phase (mode I.G.U. avec P ≥ ≥ 1 Mpa )1 Mpa )

1 2 3 4


MICROPIEUX FORES - AVEC ARMATURESMICROPIEUX FORES - AVEC ARMATURES

1 2 3 4

1 Forage ( avec ou sans tubage )1 Forage ( avec ou sans tubage ) Type IV DTU 13 Type IV DTU 13 -- 222 Mise en place du coulis de gaine2 Mise en place du coulis de gaine3 Mise en place de l3 Mise en place de l ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu ou barres + ’armature équipée de manchettes ( tube micropieu ou barres +

tube à manchettes ) dans le coulis de gainetube à manchettes ) dans le coulis de gaine4 Injection manchette par manchette d'un coulis (ou mortier), (i4 Injection manchette par manchette d'un coulis (ou mortier), (injection type njection type

I.R.S. avec P I.R.S. avec P ≥ ≥ 1 MPa )1 MPa )


Manchette en caoutchouc

Orifices De 4 à 6 mm de diamètre

MICROPIEUX FORES - INJECTION IRSMICROPIEUX FORES - INJECTION IRS


RESISTANCE DES MICROPIEUX ( DTU 13 - 2 )RESISTANCE DES MICROPIEUX ( DTU 13 - 2 )

RESISTANCE INTERNE et CONTRÔLESRESISTANCE INTERNE et CONTRÔLESMICROPIEUX TYPE 1MICROPIEUX 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 4MICROPIEUX 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 )CONTRÔLES: ( essais de portance )– Tous les 200 micropieux si compression– Tous les 50 micropieux si traction


RESISTANCE DES MICROPIEUX ( DTU 13 - 2 )RESISTANCE DES MICROPIEUX ( DTU 13 - 2 )

RESISTANCE EXTERNERESISTANCE EXTERNESeul le frottement latéral est pris en compte pour la résistanceexterne 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 qLes valeurs des qsisi sont donnsont donnéées dans des abaques en annexes du DTUes dans des abaques en annexes du DTU


RESISTANCE DES MICROPIEUX (FASCICULE N° 62 )RESISTANCE DES MICROPIEUX (FASCICULE N° 62 )

RESISTANCE INTERNERESISTANCE INTERNEContrainte de calcul:Contrainte de calcul: ( micropieux types II, III et IV ( micropieux types II, III et IV -- type I non admis )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 )


RESISTANCE DES MICROPIEUX ( FASCICULE N° 62 )RESISTANCE DES MICROPIEUX ( FASCICULE N° 62 )RESISTANCE EXTERNE (à partir des essais de sol )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 )

Charge de fluage QC ( compression) et QTC ( traction )Telles que:

QU = QTU = QSU Avec: et ou P = périmètre du micropieuQC = QTC = 0,7 QSU 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 applicablesFondamentales Ultime ( ELU ) QELU ≤ QU/1,4 soit Qsu / 1,40Accidentelles Ultimes ( ELU ) QELU ≤ QU/1,2 soit Qsu / 1,20Rares De service (ELS) QELS ≤ QC/1,1 soit Qsu / 1,57Quasi permanentes De service ( ELS ) QELS ≤ QC/1,4 soit Qsu / 2,00

∫=h

SU dzzqsPQ0

).(.


RESISTANCE DES MICROPIEUX ( FASCICULE N° 62 )RESISTANCE DES MICROPIEUX ( FASCICULE N° 62 )

RESISTANCE EXTERNE ( à partir des essais de chargement )RESISTANCE EXTERNE ( à partir des essais de chargement )De même àDe 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: Q( ex: Qii = Q= Qmesurémesuré / 1,2 si un seul essai )/ 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


ESSAIS DE CHARGEMENT SUR MICROPIEUXESSAIS DE CHARGEMENT SUR MICROPIEUX

ESSAIS STATIQUESESSAIS STATIQUES ( essais généralement utilisés )( 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 DYNAMIQUESESSAIS DYNAMIQUES ( essais peu répandus )Destinés à déterminer généralement la charge limite


ESSAIS DE CHARGEMENT SUR MICROPIEUXESSAIS DE CHARGEMENT SUR MICROPIEUX

PRINCIPE DE LPRINCIPE DE L ’ESSAI STATIQUE’ESSAI STATIQUEChargement 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)


ESSAIS SUR MICROPIEUXESSAIS SUR MICROPIEUX

Programme de chargement Exemple d ’essai

Diagramme efforts déformations

Temps


CENTRALE THERMIQUE DE FORT GEORGE MICROPIEU D ’ESSAI

CENTRALE THERMIQUE DE FORT GEORGE MICROPIEU D ’ESSAI

Pente de fluage

Qc Qu Q

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

t

Q2

Δ Q3

Q1


MICROPIEUX - ESSAI DE CHARGEMENT EN COMPRESSIONMICROPIEUX - ESSAI DE CHARGEMENT EN COMPRESSION


MICROPIEUXCONSIDERATIONS SUR LA CONCEPTION ET LA MISE EN OEUVRE

MICROPIEUXCONSIDERATIONS SUR LA CONCEPTION ET LA MISE EN OEUVRE

ARMATURE POUR MICROPIEUX• Types d ’armatures

• Avantages et inconvénients

• Considérations particulières pour les connections


MICROPIEUX - ARMATURES COURAMMENT UTILISEES

MICROPIEUX - ARMATURES COURAMMENT UTILISEES

•Barres:- Isolées- Groupées

•Tubes épais :

•Composite:( tube et barre )

••Barres:Barres:-- IsoléesIsolées-- GroupéesGroupées

••Tubes épais :Tubes épais :

••Composite:Composite:( tube et barre )( tube et barre )

Généralement acier de limite élastique 460 à 500 N/mm2.

Limite élastique des aciers normalement utilisés:

552 N/mm2 V80 - N80 etc..752 N/mm2 V110 -P110 etc..

On considèrera la plus faible des limites élastiques des composants

Généralement acier de limite Généralement acier de limite élastique 460 à 500 N/mm2.élastique 460 à 500 N/mm2.

Limite élastique des aciers Limite élastique des aciers normalement utilisés: normalement utilisés:

552 N/mm2552 N/mm2 V80 V80 -- N80 etc..N80 etc..752 N/mm2 752 N/mm2 V110 V110 --P110 etc..P110 etc..

On considèrera la plus faible des On considèrera la plus faible des limites élastiques des composants limites élastiques des composants


ARMATURES POUR MICROPIEUXARMATURES POUR MICROPIEUX

AVANTAGES ET INCONVENIENTS POUR L’UTILISATION DES BARRES ET DES TUBES

– Armatures à barres:- Emploi facile- Limitation des efforts- Inertie très réduite - Pertes d ’effort parfois importantes pour protection contre la corrosion par diminution de section

– Armatures par tubes:- Armatures parfois avec un poids élevé- Efforts envisageables peuvent être importants- Inertie pas nécessairement négligeable- Pertes d ’effort pour protection contre la corrosion

par diminution d ’épaisseur proportionnellement moins importantes que les pertes pour les barres

AVANTAGES ET INCONVENIENTS POUR L’UTILISATION DES BARRES ET DES TUBES

– Armatures à barres:- Emploi facile- Limitation des efforts- Inertie très réduite - Pertes d ’effort parfois importantes pour protection contre la corrosion par diminution de section

– Armatures par tubes:-- Armatures parfois avec un poids élevé- Efforts envisageables peuvent être importants- Inertie pas nécessairement négligeable- Pertes d ’effort pour protection contre la corrosion

par diminution d ’épaisseur proportionnellement moins importantes que les pertes pour les barres


MICROPIEUX A BARRESCONSIDERATIONS PARTICULIERES POUR LES CONNECTIONS

MICROPIEUX A BARRESCONSIDERATIONS PARTICULIERES POUR LES CONNECTIONS

• Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections et d’ancrages de caractéristiques bien déterminées:– Positionnement des manchons:

• Attention aux longueurs vissées.

– Positionnement des plaques d’ancrage:• Pas de problème particulier sur barres filetées.• Sur barres lisses ( extrémité filetée ), le

positionnement de la barre en altitude doit être précis.

• Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections ou d ’ancrages non standard: Attention à la capacité admissible au droit des connections

•• Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections et d’ancrages de caractéristiques bien déterminées:et d’ancrages de caractéristiques bien déterminées:– Positionnement des manchons:

• Attention aux longueurs vissées.

– Positionnement des plaques d’ancrage:• Pas de problème particulier sur barres filetées.• Sur barres lisses ( extrémité filetée ), le

positionnement de la barre en altitude doit être précis.

•• Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections Barres lisses ou filetées avec des systèmes de connections ou dou d ’ancrages non standard:’ancrages non standard: Attention à la capacité Attention à la capacité admissible au droit des connectionsadmissible au droit des connections


FONDATION DE PILE DE PONTFONDATION DE PILE DE PONT

Exemple de plaques d ’ancrages sur armatures à barres


MICROPIEUX A TUBESCONSIDERATIONS PARTICULIERES POUR LES CONNECTIONS

MICROPIEUX A TUBESCONSIDERATIONS PARTICULIERES POUR LES CONNECTIONS

CONNECTIONS ENTRE TUBES OU AVEC LES ELEMENTS DE CONNECTIONS ENTRE TUBES OU AVEC LES ELEMENTS DE TRANSMISSION DTRANSMISSION D ’EFFORT EN TETE DE MICROPIEUX’EFFORT EN TETE DE MICROPIEUX

• Par filetageDiminution de la section résistanteDiminution de la section résistanteRésistance propre du filetageRésistance propre du filetage

• Par soudage-- Qualité de la soudureQualité de la soudure peu recommandé car difficultépeu recommandé car difficulté-- Section résistante Section résistante dd ’exécution sur chantier’exécution sur chantier

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


FONDATION D'UNE DALLE PORTEUSE GRAND LOUVREFONDATION D'UNE DALLE PORTEUSE GRAND LOUVRE

Exemple de plaques d ’ancrage sur tubes

Paris - cour carrée

du Grand Louvre


CENTRALE THERMIQUE DE FORT GEORGECENTRALE THERMIQUE DE FORT GEORGE

PHASAGE D ’EXECUTION DES MICROPIEUX


FONDATION DE LA STRUCTURE ET DES MASSIFS

D'UNE CENTRALE

THERMIQUEILE MAURICE


CENTRALE THERMIQUELE MAURICECENTRALE THERMIQUELE MAURICE

manchons


CENTRALE THERMIQUE - ILE MAURICECENTRALE THERMIQUE - ILE MAURICE

Exemple de plaques d ’ancrage positionnées en sommet de tubes


MISE EN ŒUVRE DES MICROPIEUXMISE EN ŒUVRE DES MICROPIEUX

•• Prélèvements sur tubes pour contrôles ( en particulier pour tubePrélèvements sur tubes pour contrôles ( en particulier pour tubes de s de réemploi )réemploi )

•• Contrôle aux divers stades d'exécutionContrôle 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 sur éprouvettes de coulis de scellement ( ou mortier )•• Essais de contrôles sur micropieux ( essais de chargement )Essais de contrôles sur micropieux ( essais de chargement )•• Fiche de suivi d'exécutionFiche de suivi d'exécution

CONTRÔLE QUALITE


MICROPIEUX FORESMICROPIEUX FORES

•• FondationsFondations– Report des charges

•• SoutènementsSoutènements– Murs de soutènement

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

DOMAINES D ’APPLICATION


FONDATION DE MUR ANTI-BRUITFONDATION DE MUR ANTI-BRUIT

ImmeubleFondations


RENFORCEMENT PAR MICROPIEUX FORESRENFORCEMENT PAR MICROPIEUX FORES

Mise en œuvre de tubes pour renforcer des pieds de pylônes

Fondations pylônes


FONDATIONS PAR MICROPIEUX FORESFONDATIONS PAR MICROPIEUX FORES

Fondations ouvrages d ’arts



Renforcements vis à vis des tassements



soutènements de fouilles


STABILISATION DE PENTES ET REPARATION PILE DE PONT

STABILISATION DE PENTES ET REPARATION PILE DE PONT

Glissement de terrain avec rupture de la pile du pont.

•Clouage

•Tirant d ’ancrages

•Micropieux



Amélioration des stabilité de pentes


METRO DE MARSEILLE STATION TIMONE - LOT 4VOÛTE PARAPLUIE

METRO DE MARSEILLE STATION TIMONE - LOT 4VOÛTE PARAPLUIE


UTILISATION DES TUBES POUR LES TRAVAUX DANS LE SOL

LES MICROPIEUXLES MICROPIEUX

Fin

ouvrages souterrains. les micropieux, généralités {a. jaubertou} enpc soletanche bachy

Documents