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La technique de renforcement des sols compressibles par inclusions rigides a été développée dans les années 70, mais l’utilisation de cette technique en France n’est courante que depuis une dizaine d’années. Elle consiste à mettre en place une couche de matériau, appelée « matelas de transfert de charge », entre le sol compressible renforcé par les inclusions rigides et l’ouvrage de génie civil (remblai, dallage, ouvrage d’art, etc.). Ce matelas est constitué de matériaux de bonne qualité et permet d’une part, de transférer la charge de l’ouvrage vers les inclusions rigides et d’une autre part, de diminuer le tassement absolu et d’homogénéiser le tassement différentiel à la surface du matelas.
Il existe actuellement de nombreuses méthodes de calcul et de dimensionnement pour ce type d’ouvrage géotechnique, basées sur des hypothèses différentes pour décrire les mécanismes de transfert de charge au sein du matelas. Ces différentes méthodes fournissent des résultats souvent très dispersés les uns par rapport aux autres et il existe un besoin de rationalisation basé sur une meilleure compréhension du fonctionnement de ces ouvrages, qui implique une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu dans le transfert des efforts.
Dans ce contexte, le projet national ASIRI, lancé au 2005, a pour objectif de combler ces lacunes et de proposer un ensemble de recommandations en vue d’améliorer le calcul et le dimensionnement de ce type d’ouvrage géotechnique.
La technique du renforcement des sols compressibles par des inclusions rigides verticales s’est développée depuis les années 70, mais son utilisation en France n’est courante que depuis une dizaine d’années. Existant en parallèle avec les méthodes plus « traditionnelles » telles que pré – chargement, remplacement des sols, dalles sur pieux, etc., cette méthode présente des avantages comme une mise en place rapide et une importante réduction des tassements. De plus, en terme d’environnement, elle permet de conserver le sol compressible en place.
Les inclusions rigides sont disposées verticalement dans le sol mou compressible jusqu’à la couche dure en profondeur. La charge transférée par l’inclusion rigide se compose de deux composantes. L’une est la charge reprise par la tête de l’inclusion rigide et transférée par le développement d’un effort de pointe, l’autre est la charge due au frottement latéral qui se développe le long du fût de l’inclusion rigide. Ce dernier est dû aux tassements différentiels entre l’inclusion rigide et le sol mou. Les inclusions rigides sont éventuellement coiffées par des têtes de diamètre plus important (dalette) pour favoriser le transfert des charges en augmentant la surface d’influence de chaque inclusion rigide. La tête de l’inclusion rigide, en général, est de forme ronde ou carrée. Le maillage des inclusions rigides peut avoir différentes formes dépendant des caractéristiques du chantier. Pour chaque maillage du réseau d’inclusions rigides, on détermine le taux de recouvrement α correspondant au rapport entre la surface d’une tête d’inclusion rigide et la surface d’une maille élémentaire .
Le matelas de transfert de charge, en général, est constitué de matériaux granulaires traités ou non traités (ballast, gravier, etc.). Il est situé entre le sol compressible renforcé par des inclusions rigides et l’ouvrage en surface. Cette couche a pour but de réduire et d’homogénéiser les tassements sous l’ouvrage grâce à l’effet de voûte qui se développe au sein du matelas. Ce phénomène est décrit par Terzaghi K. (1943). La présence du matelas de transfert de charge est la différence principale de cette technique par rapport à celle des pieux. Le matelas peut être renforcé ou non par un géosynthétique, sur lequel on peut disposer éventuellement un dallage afin d’homogénéiser le tassement en surface et favoriser le mécanisme de transfert de charge. La hauteur et les caractéristiques mécaniques du matelas sont des paramètres déterminants vis-à-vis du développement des mécanismes de transfert de charge.
La disposition d’une ou de plusieurs nappes de géosynthétique de type soit géotextile, ou géogrille, au sein du matelas renforce horizontalement le matelas, ce qui favorise le mécanisme de transfert de charge du matelas vers l’inclusion rigide. Le tassement différentiel du sol encaissant lorsque celui-ci tasse sous le chargement appliqué induit la mise en tension de la nappe qui contribue au report de charge par effet membrane.
Le dallage, d’épaisseur beaucoup plus faible que celle du remblai, est disposé optionnellement entre l’ouvrage et le matelas de transfert de charge. Le dallage homogénéise le tassement à la surface du matelas et favorise le mécanisme de transfert de charge vers les inclusions rigides. Le dallage est en général en béton ou en béton armé.
La naissance de la technique du renforcement des sols compressibles par des inclusions rigides verticales dans les années 70 a été reconnue comme une technique beaucoup plus rapide, moins chère et générant moins de tassement total ou différentiel que les autres solutions « traditionnelles » telles que préchargement, remplacement du sol, etc. (Magnan, 1994; Shen et al, 2005). Pourtant son utilisation en France n’est courante que depuis une dizaine d’années.
Nous pouvons trouver dans la littérature divers exemples d’application de cette technique en France et dans les autres pays d’Europe, en Asie et aux Etats-Unis.
➤ La construction des remblais routiers ou autoroutiers qui peuvent être construits sur des sols compressibles renforcés par inclusions rigides afin de contrôler les tassements en surface du remblai et de réduire la durée du chantier (Barry A. J., 1995 ; Quigley P., 2003 ; Wood H. J., 2003 ; Collin J. G., 2004 ; Liu et al., 2007).
➤ L’élargissement d’une route existante sur sol compressible peut entraîner un tassement différentiel entre la nouvelle et l’ancienne voie et donc des fissures au niveau de la chaussée. Le renforcement par inclusions rigides apporte une solution rapide à ce problème (Habib et al., 2002 ; Lambrechts et al., 2003 ; Wang & Huang, 2004).
➤ De nombreux remblais ferroviaires situés en Allemagne sont fondés sur sol renforcé par inclusions rigides (Alexiew & Vogel, 2002 ; Zanziger & Gartung, 2002 ; Brandl et al., 1997). Cortlever & Gutter (2003) présentent un projet d’élargissement de remblai ferroviaire en Malaisie.
➤ Les remblais d’accès aux ouvrages d’art peuvent être édifiés sur sol compressible renforcé par inclusions rigides afin d’éviter les tassements différentiels entre la culée fondée sur pieux et la voie d’accès (Holtz & Massarsch, 1976 ; Holmberg, 1978 ; Reid & Buchanan, 1984 ; Combarieu et al., 1994 ; Forsman et al., 1999 ; Lin & Wong, 1999 ; Mankbadi et al., 2004 ; Plomteux et al., 2004). Combarieu & Frossard (2003) présentent un projet de remblai d’accès à un quai portuaire sur les berges de la Loire.
➤ Liausu & Pezot (2001) présentent le cas d’un dallage industriel de grande surface situé dans la Somme, édifié sur sol compressible renforcé par colonnes à module contrôlé. Pinto et al. (2005) présentent le cas d’un renforcement des berges du Tage pour la construction de bâtiments industriels légers. Rault et al. (2006) présentent l’ouvrage du pont de Rion-Antirion situé en zone sismique . Chacune des quatre piles repose sur un matelas de transfert de charge (ballast), lui-même placé sur le fond marin préalablement renforcé par un réseau d’inclusions rigides métalliques flottantes.
Introduction générale |
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